Projet SMILE (Système de Mesure Instrumenté  Littoral, pour l’Environnement)

SMILE est un programme de recherche d’instrumentation haute fréquence innovant et fédérateur au service de la communauté scientifique. La Phase 1 du programme SMILE, portée par Unicaen en partenariat avec l’Ifremer et nke instrumentation, a été financée  par l’AESN et le FEDER Basse-Normandie. La phase 2 est financée par l’AESN. La bouée SMILE est très innovante, elle est alimentée en énergie par la houle et des panneaux solaires, elle permet des mesures de production primaire phytoplanctonique et de sels nutritifs à haute fréquence.

 Les objectifs généraux

Les objectifs de SMILE sont multiples : Les mesures à hautes fréquences réalisées doivent permettre : -une meilleure compréhension de la dynamique des populations phytoplanctoniques par le biais des mesures physico-chimiques classiques (température, salinité, oxygène dissous, turbidité, lumière et fluorescence), de paramètres photosynthétiques, et dans le cadre de la phase 2 des sels nutritifs (nitrates, silicates, phosphates  et ammonium), –  de disposer d’un outil permettant d’estimer l’état du milieu marin notamment en termes d’eutrophisation et de répondre aux attentes de la DCSMM. – de disposer de données en continu permettant le calage de modèles hydrodynamiques,  et d’images satellite permettant la quantification de la chlorophylle a. Le perfectionnement des modèles hydrodynamiques est indispensable notamment pour une compréhension fine de la dilution des panaches de la seine principalement, mais aussi de l’orne et de la vire, et de leurs apports en polluants et sédiments d’origine terrigène dans le milieu marin. – de développer une plateforme technologique pour le développement de capteurs innovants in-situ. – SMILE est un programme fédérateur qui rassemble des chercheurs, et des ingénieurs de l’Université de  Caen-Normandie, de l’Ifremer Port en Bessin, Brest (ingénierie et modélisation environnementale), des industriels tels nke-instrumentation, et GEPS Techno, et des gestionnaires avec la forte implication de l’AESN. Dans le cadre de l’étude du continuum seine/Manche la bouée SMILE est affichée dans le programme PHRESQUES porté par GIP Seine Aval. La bouée est ainsi intégrée à des réseaux au niveau régional (PHRESQUES), national (SOMLIT (CNRS) & COAST-HF) et européen (H2020 JERICONEXT).

1. Structure et équipement de la bouée SMILE.

– Le mouillage est composé d’un corps mort de 5t, d’un flotteur intermédiaire de surface et de la bouée elle-même. La bouée est reliée au flotteur par une chaîne de 4m; ce dispositif a pour but que les mouvements de la bouée ne soient pas limités par la tension due au courant de marée, et ainsi d’optimaliser la production de courant par le système houlomoteur. Le point d’ancrage axial permet une meilleure tenue à la mer et donc une meilleure accessibilité Figure 1 : Le flotteur en aluminium et sa plateforme (sans les panneaux solaires)

Les Capteurs

• Un Système SPICE composé :

D’une sonde multiparamètre de type MPx nke-instrumentation et d’un  chlorateur installé sur une perche permettant une maintenance aisée.

• Température
• Conductivité/Salinité
• Oxygène dissous – Capteur Aandera
• Turbidité – Capteur optique Seapoint
• Fluorescence – Chlorophylle a in vivo – Capteur optique Turner Design
• pH
• Une station météorologique (température de l’air, vitesse et direction du vent) – en cours d’installation
• Un PAR (Photosynthetic Active Radiations – Mesure de la lumière incidente entre 400 – 700 nm. Longueur d’onde utilisable pour la photosynthèse)
• Un capteur de production primaire de type Fast Repetion Rate Fluorometer – FRRF, ACT2 ; Chelsea Technologies (West Molesey, Royaume-Uni), en combinaison avec le système de FastAct 2 (Chelsea Technologies). Le fluorimètre est équipé d’une pompe péristaltique, permettant le pompage d’un échantillon d’eau de mer jusqu’à la chambre de mesure. Une fois la mesure terminée, l’échantillon est pompé hors de la chambre de mesure et évacué afin de pouvoir permettre les mesures suivantes. Une deuxième pompe permet une circulation d’eau garantissant que la température de la chambre de mesure soit identique à celle de l’eau de mer. Le FRRF est contrôlé par un PC embarqué sur la bouée. Une compartimentation dédiée a été réalisée. Ce compartiment formé d’un caisson étanche et positionné sur la bouée.

 

• Capteur Systea-Wiz

Ce capteur est un ensemble de différents systèmes de mesures couplés permettant les analyses de nitrate, silicate, phosphate et ammonium de manière autonome et automatique. Le capteur Systea-Wiz utilisent les protocoles suivants : -Nitrate/nitrite : méthode de Di Leo & Nollet (2000) avec une photoréduction des nitrates par UV (Zhang & Wu, 1986) et une mesure par spectrophotométrie à 525 nm (Strickland & Parsons, 1972, Grasshoff, 1976). Une nouvelle méthode est disponible. Elle repose sur des mesures dans l’UV (en attente de précision du fabricant). -L’ammonium : fluorimétrie [370–390 nm excitation; 420 nm emission] (Zhang and Wu, 1986; Holmes et al., 1999). -L’ orthophosphate: Utilisation d’une solution de molybdate et d’acide ascorbic qui forme un complexe de phosphormolybdenum qui est mesuré pas spectrophotométrie à 880 nm (Murphy and Riley, 1962; Strickland and Parsons, 1972; Grasshoff, 1976).

•   Capteur Optique de nitrate / OPUS – TRIOS

Le capteur OPUS de TRIOS est une nouvelle génération de capteur. Ce type de mesures optiques n’est pas insensibles à la matrice (concentration en matière organique et inorganiques dissoutes) mais les résultats présentés dans les publications présentés dans les publications montrent une bonne fiabilité des données surtout lorsqu’un suivi basse fréquence permet d’évaluer d’éventuelles dérives.

Accès aux données :

Les données sont libres d’accès. Les données produites par le système « Spice » sont accessibles sur le site CORIOLIS : http://www.ifremer.fr/co-en/eulerianPlatform?contextId=395&ptfCode=6200310&lang=en#+qcgoodonly. A terme les autres données le seront également.