TrophiEOL : Modélisation trophique du cumul d’impacts multi-échelles des parcs éoliens en Manche-Est.

Financement non garanti car liste d'attente.

Le développement des parcs éoliens en mer est essentiel pour la transition énergétique, mais il soulève aussi des questions sur ses impacts sur le milieu marin. Chaque parc exerce différentes pressions sur l’environnement : bruit, modification des habitats, etc. Pris isolément, ces effets sont souvent connus. En revanche, on comprend encore mal comment ils se cumulent et comment un impact local peut se propager à grande échelle. Ce projet de recherche vise à mieux comprendre ces effets cumulés dans en Manche orientale et au Sud de la Mer du Nord, où coexistent de nombreux parcs éoliens anciens, récents ou en projet, une forte activité de pêche et de nombreux usages maritimes. L’objectif est d’analyser comment les effets des parcs éoliens à l’échelle des individus (par exemple poissons, mammifères marins), et des populations, jouent sur le fonctionnement global de l’écosystème (réseaux alimentaires) et enfin à l’échelle du paysage marin, c’est-à-dire plusieurs écosystèmes interconnectés. Les résultats aideront à prioriser les mesures pour limiter les impacts et appuyer les décisions publiques.

Projet détaillé

Le développement des parcs éoliens en mer s’inscrit dans un cadre réglementaire rendant obligatoire l’évaluation des impacts cumulés. Celle-ci vise à mieux identifier les points de vigilance liés à l’implantation des parcs, à leur configuration spatiale et à leurs caractéristiques techniques. Elle doit également permettre de dégager des leviers d’action et des mesures d’atténuation pertinentes, afin de réduire, dès la phase de conception, les risques environnementaux et socio-écologiques identifiés. Nos travaux antérieurs ont démontré la pertinence de la modélisation trophique pour répondre à ces enjeux (e.g. Raoux et al. 2017 ; Noguès et al. 2023).

Les premiers travaux développés se sont situés dans la zone de la Baie de Seine étendue au Nord jusqu’à la limite des eaux Françaises et se concentrait sur les effets du parc éolien de Courseulles-sur-Mer. Puis nous avons étendu l’étude, afin d’appréhender la dynamique des effets entre parcs éolien, à la zone Manche Est – sud de la mer du Nord.  Cette zone est caractérisée par la présence de parcs éoliens anciens, ou récemment terminés ou encore des projets en développement, au sein d’un espace soumis à une forte intensité d’usages et d’activités. Un modèle trophique a été développé pour cette zone (Araignous et al., en révision). Il représente l’ensemble des compartiments de l’écosystème, avec un accent particulier mis sur certains groupes monospécifiques présentant une importance commerciale ou culturelle. Les niveaux trophiques inférieurs sont contraints par un modèle biogéochimique (POLCOMS-ERSEM, Butenschön et al., 2016), tandis que le benthos, les céphalopodes et les poissons sont représentés à partir de modèles de distribution d’espèces (Ben Rais Lasram et al., 2020). Les niveaux trophiques supérieurs (mammifères marins et oiseaux) sont correctement représentés grâce à une démarche de co-construction s’appuyant sur des échanges avec des experts. Une approche monospécifique est retenue pour les mammifères marins, tandis que les oiseaux sont regroupés par guildes fonctionnelles en fonction de leur régime alimentaire et de leur comportement vis-à-vis des parcs éoliens (attraction ou répulsion), conformément à l’approche développée dans le cadre de DRACCAR-MMERMAID. La représentation des activités de pêche est actuellement en cours d’amélioration (projet ANR/FEM FISHOREMAN). La modélisation intègre l’évaluation des impacts cumulés des parcs éoliens offshore, en tenant compte de leurs effets réserve, récif et du bruit (projets SENSITROPH, Fondation de France et DRACCAR-MMERMAID). Elle inclut également les pressions exercées par d’autres activités anthropiques, telles que la pêche et l’extraction de granulats, ainsi que les effets du changement climatique, notamment à travers l’arrivée et l’installation d’espèces non indigènes.

Si les approches existantes constituent une base robuste, une évaluation complète des impacts cumulés requiert une intégration plus exhaustive des effets des parcs éoliens avec une caractérisation des interactions entre échelles, une représentation plus réaliste des activités anthropiques et une analyse probabiliste des risques associés à leur développement à l’horizon 2050.

1.    Analyse bibliographique des méthodes de modélisation multi échelles du cumul d’effets

Dans un premier temps, une analyse bibliographique sera menée afin d’identifier les différentes méthodes de modélisation utilisées à ce jour pour étudier les schémas d’effet entre échelles biologiques (individuel, population, écosystème, paysage marin c’est-à-dire écosystèmes interconnectés). De développements récents ont en effet cherché à établir le lien entre les échelles par les réseaux dynamiques Bayésiens (Trifonova et al. 2025). Cet article propose une stratégie basée sur une feuille de route méthodologique qui intègre l'utilisation conjointe d’un modèle écosystémique dynamique qui permet de réaliser des simulations spatialisées et d’un modèle spatial d'évaluation des risques pour l'habitat. L’objectif est de mieux saisir comment des impacts multiples, à différentes échelles spatiales et temporelles, interagissent pour transformer le fonctionnement global des écosystèmes par la méthode des pivots de résilience : le cumul d’impacts est analysé en fonction des effets sur les processus qui soutiennent ces pivots. Cette analyse bibliographique permettra au projet TROPHI-EOL de définir plus précisément la méthode d’analyse inter-échelles qui viendra compléter la méthode proposée par la thèse Noguès 2021, d’analyse du cumul des effets à l’échelle écosystémique.

2.    Analyse des pressions liées au développement de l’éolien et amélioration de leur prise en compte dans les modèles écosystémiques

Les travaux antérieurs ont analysé le cumul d’impact des parcs éoliens, de la pêche et du changement climatique, ou ont mené des analyses séquentielles de l’implantation des parcs éoliens afin d’estimer leurs effets cumulés. En revanche, à ce jour, il n’existe pas d’estimation intégrée des effets cumulés entre pressions dues aux parcs éoliens selon les phases du cycle de vie des parcs (construction, exploitation, démantèlement). Ils seront ici explicitement modélisés. Une telle analyse permettra de mieux identifier les leviers techniques prioritaires pour l’atténuation des impacts.

Le doctorat de Kevin Boutin a proposé une approche basée sur les traits d’histoire de vie pour comprendre comment les individus colonisent les parcs éoliens les uns après les autres par ce qu’on appelle l’effet relais (Boutin, 2024). Or cet effet relais n’est à ce jour pas pris en compte dans l’évaluation des impacts cumulés via la modélisation trophique. En s’appuyant sur les travaux de thèse de Kévin Boutin, ce processus sera intégré au modèle à partir d’hypothèses de colonisation des parcs, notamment l’identification des profils de colonisateurs potentiels des parcs.

3.    Analyse croisée des pressions de l’éolien multi-échelles

Le cumul entre pressions de l’éolien et entre échelles (biologiques, spatiales et temporelles) sera ensuite analyse par la réalisation 1) d’une hiérarchisation des pressions (bruits, pollutions etc.) basée sur les résultats de l’ESCo, 2) de scénarios croisés des pressions les plus impactantes, 3) d’analyse du cumul d’effet sur les propriétés ENA des réseaux trophiques, recyclage, redondance des flux… selon l’approche développée lors de la thèse de Quentin Noguès (Noguès et al. 2023) et enfin 4) d’une analyse des schémas de cumul (« cumulative pathways », Spadling, 1994). La méthode sera appliquée pour poser la question dont la façon dont une pression de l’éolien qui joue à l’échelle individuelle, se transmet à l’échelle populationnelle puis au sein du réseau trophique et enfin entre parcs éoliens. Ce cadre conceptuel sera appliqué selon la méthode des réseaux dynamiques Bayésiens (Trifonova et al. 2025) cités plus haut. Mais ce cadre méthodologique sera adapté aux résultats de l’étape 1 et aux choix qui en découleront.

4.    Modélisation d’un scénario 2050 des effets cumulés multi-activités et évaluation des incertitudes

Pour finir, un travail portera sur l’amélioration de la représentation de certains effets et processus actuellement modélisés, notamment l’extraction de granulats, en se basant sur les travaux réalisés au sein du GIS ECUME (ex. thèse de Simon Police). Pour cela des Groupes de Travail seront organisés avec les acteurs du GIS et des experts de la planification spatiale maritime et des scénarios réalistes d’évolution de la pêche dans la zone pourront servir de base à des projections à l’horizon 2050. L’objectif sera de faire une analyse des projections spatio-temporelles de indicateurs de fonctionnement de l’écosystème, afin d’identifier des continuités, des successions écologiques et d’éventuels changements de régime dans les propriétés locales et régionales de la Manche Est.

L'Université de Caen Normandie (UNICAEN), par l'intermédiaire de l'unité mixte de recherche UNICAEN/UNIROUEN/CNRS M2C (Morphodynamique Continentale et Côtière), développe des approches intégrées et fondées sur les écosystèmes afin de comprendre le fonctionnement des écosystèmes marins le long du continuum terre-mer. M2C se concentre sur la dynamique des surfaces continentales et de l'interface océan-continent (bassins fluviaux, estuaires et zones côtières), en mettant particulièrement l'accent sur la caractérisation des ressources naturelles et l'évaluation des impacts liés aux activités humaines en mer, y compris les énergies renouvelables offshore. L'UNICAEN est également l'institution coordinatrice du Groupe d'Intérêt Scientifique ECUME (Effets Cumulés en Mer), une plateforme scientifique régionale réunissant des partenaires universitaires et industriels, en lien régulier avec les pouvoirs publics, afin d'étudier les impacts cumulés des activités maritimes, renforçant ainsi la dimension opérationnelle et orientée vers les parties prenantes de sa recherche.

Master en écologie ou modélisation (requis à la date de commencement de la thèse). Expérience préliminaire souhaitée en modélisation écologique, sans obligation. Être capable de devenir vite indépendant en code sous R ou Python. Attirance pour les sujets touchant au milieu marin et pour une recherche aussi bien fondamentale qu’appliquée à l’aide à la décision. Savoir communiquer de manière fluide (oral et écrit) en anglais. Avoir une connaissance du Français suffisante pour l’animation des groupes de travail. Forte motivation pour le travail de recherche et le travail en équipe, tout en étant autonome dans la prise de décision.