Evaluation of microplastics riverine fluxes and modelling of their dispersion in the Mediterranean Sea

Le rôle des fleuves dans le transfert des microplastiques (MP) vers le milieu marin est majeur : ils sont le point de convergence des eaux usées et des flux particulaires charriés par le ruissellement des eaux de pluie à la surface des bassins versants. Les modèles empiriques d'apports fluviaux existants sont basés sur plusieurs erreurs méthodologiques que nous corrigeons dans cette thèse en nous basant sur une analyse statistique approfondie des observations disponibles à l'échelle globale. Nous montrons que les estimations actuelles des apports fluviaux de MP vers les océans sont surestimées : au lieu de plusieurs millions, il n'y aurait en fait que quelques milliers de tonnes exportées chaque année. En comparant ces estimations aux stocks océaniques, notre réévaluation des apports fluviaux remet en question l'idée d'un puit séquestrant la majorité du plastique dès son entrée dans le milieu marin et soutient l'hypothèse d'une dérive lente des particules à la surface des océans avec des temps de résidence moyens de plusieurs années, prolongeant ainsi l'exposition des écosystèmes aux effets délétères des MP flottantsLa mer Méditerranée fait partie des zones les plus critiques du fait de sa structure semi-fermée et son littoral fortement anthropisé. Nous avons ainsi adapté notre modèle global d'apports fluviaux à l'ensemble des bassins versants méditerranéens afin de simuler la dispersion des MP en Méditerranée. Le suivi lagrangien des particules dans les courants est réalisé grâce au modèle hydrodynamique 3D SYMPHONIE, prenant en compte l'interaction de la dérive de Stokes liée aux vagues avec la circulation plus basse fréquence liée aux gradients thermohalins et au vent. Les particules déployées dans notre modèle sont caractérisées par une large gamme de vitesses verticales de flottabilité calculées à partir de distributions de tailles, formes et types de polymères observées dans les fleuves : 65% dérivent dans la couche de surface et 35% en profondeur. Nous montrons qu'en surface, la Méditerranée orientale et notamment le bassin Ionien est l'exutoire pour les MP flottants, les particules qui s'y accumulent présenteraient donc potentiellement un état de vieillissement avancé, témoin d'une longue dérive à la surface de la mer. En considérant des apports fluviaux continus, le front Nord-Baléares, la mer Tyrrhénienne et le gyre cyclonique sud-Adriatique piègent les MP de façon temporaire. En profondeur, le transport des MP est très lent et l'accumulation se fait principalement sur les plateaux ou le long des talus continentaux. Cette thèse permet d'envisager, pour le futur, des simulations où les sources et les processus de piégeage seront mieux contraints et permettront de se rapprocher davantage des observations in situ.