Validation d'un modèle FVCOM hydrodynamique à l'appui de l'aquaculture sur la côte ouest de l’île de Vancouver

Description

Les projets précédents réalisés dans les régions aquacoles de la Colombie-Britannique (p. ex. archipel et îles Discovery) montrent l’avantage de disposer d’un modèle hydrodynamique capable de fournir des données sur les courants, la température et la salinité dans les trois dimensions.

Ce projet a permis d’évaluer et de quantifier les incertitudes associées au modèle des volumes finis d’océanologie côtière à équation primitive (FVCOM) élaboré pour la côte ouest de l’île de Vancouver dans le cadre d’un autre projet (15-1-P-03) du Programme coopératif de recherche et de développement en aquaculture (PCRDA). Le modèle s’est révélé bien adapté pour simuler la circulation et la dynamique des écosystèmes, particulièrement dans les régions caractérisées par une ligne de côte complexe irrégulière, des bras de mer, des îles, des criques, et des zones intertidales. La résolution du modèle varie de 9 km le long du plateau continental à 60 m dans les bras de mer côtiers.

Le modèle a été exécuté à la frontière en haute mer en utilisant les résultats d’une exécution préopérationnelle du Système côtier de prévision océan-glace pour la côte ouest du Canada (Coastal Ice-Ocean Prediction System for the West Coast; CIOPS-W) menée par Environnement et Changement climatique Canada (ECCC). Le forçage atmosphérique a été tiré du Système à haute résolution de prévision déterministe (SHRPD), également exécuté à ECCC. Les volumes de débit des rivières ont été soit directement tirés des observations faites par Relevés hydrologiques du Canada (ECCC), soit estimés à partir d’observations historiques ou de rapports de superficie des bassins hydrographiques.

Les résultats ont été comparés à plusieurs endroits avec les données sur les courants recueillies par les profileurs de courant à effet Doppler (ADCP) et les données sur les propriétés de l’eau recueillies dans les exploitations aquacoles. La recherche a visé à valider le modèle en déterminant le degré de confiance pouvant être accordé aux résultats du modèle, et à optimiser le modèle pour l’appliquer à l’aquaculture. En utilisant les résultats du FVCOM comme données d’entrée dans les modèles de suivi des particules déjà élaborés à l’Institut des sciences de la mer, la dispersion des particules virtuelles a été modélisée et comparée aux dériveurs de surface libérés à des emplacements clés dans le domaine du modèle. Les résultats de ce modèle permettent de cartographier les endroits où les particules virtuelles sont transportées par advection.

En fin de compte, le projet fournit un modèle FVCOM pour l’aquaculture sur la côte ouest de l’île de Vancouver qui sera capable de générer des champs tridimensionnels de la température, de la salinité et du courant dans des limites de confiance déterminées par un processus de validation clair.

Constatations

Le processus de validation du modèle FVCOM comprenait l’examen et la quantification des incertitudes dans les résultats du modèle, la détermination du degré de confiance que l’on peut accorder aux résultats du modèle, et la détermination de la manière d’améliorer le modèle pour des applications à l’appui de l’aquaculture. Plusieurs modifications ont été apportées au modèle à la suite de ce travail.

Le processus de validation a montré que l’influence des forces non marémotrices, telles que les événements pluvieux intenses, les tempêtes en haute mer et les bourrasques locales, ainsi que les brises de mer estivales quotidiennes dans certains bras de mer, était importante pour le mouvement de l’eau et évidente dans les données, mais pas toujours représentée dans les résultats du modèle. Les modifications apportées au modèle ont consisté à changer la grille du modèle et le forçage à la limite de la haute mer, et à mieux résoudre les conditions de ruissellement et de vent local. Le forçage atmosphérique utilisant les champs éoliens du SHRPD de 2,5 km s’est avéré insuffisant pour résoudre certains des épisodes de vent du bras de mer et des travaux supplémentaires sont en cours pour appliquer les données éoliennes du modèle du SHRPD de 1,0 km et d’un réseau de stations météorologiques situées dans les exploitations aquacoles.

Les comparaisons de l’élévation de l’eau entre les résultats du modèle et les données du marégraphe du SHC ne diffèrent en moyenne que de 5 %. Cependant, les courants de marée dans le modèle étaient inférieurs à ceux observés aux emplacements des courantomètres. La concordance entre les champs de température produits par le modèle et les données mesurées dans les exploitations aquacoles était acceptable. Lorsqu’on le compare aux données sur la salinité recueillies dans les exploitations aquacoles de la baie Nootka, le modèle montre systématiquement des conditions plus salées que celles observées. Les paramètres de mélange utilisés par le modèle ont été revus afin de mieux correspondre aux observations faites dans les exploitations aquacoles.

Publications

• Foreman, Chandler, Wan, Thupaki, Bianucci, Krassovski, Spear, et al. A Circulation Model for Inlets along the Central West Coast of Vancouver Island; en cours d’élaboration.
• Chandler, Foreman, Wan, Thupaki, Bianucci, Krassovski, Spear, et al. The Physical Environment along the Central West Coast of Vancouver Island; en cours d’élaboration

Nom du programme

Programme coopératif de recherche et développement en aquaculture (PCRDA)

Années

2017 - 2019

Chercheur(euse) principal(e)

Peter Chandler, océanographe, Pêches et Océans Canada, Institut des sciences de la mer, Région du Pacifique
Courriel : Peter.Chandler@dfo-mpo.gc.ca

Membre(s) de l'équipe

• Mike Foreman, chercheur, Pêches et Océans Canada, Institut des sciences de la mer, Région du Pacifique
• Pramod Thupaki, étudiant postdoctoral, Pêches et Océans Canada, Institut des sciences de la mer, Région du Pacifique
• Di Wan, océanographe physique, Pêches et Océans Canada, Institut des sciences de la mer, Région du Pacifique
• Maxin Krassovski, Spécialiste des sciences physiques, Pêches et Océans Canada, Institut des sciences de la mer, Région du Pacifique

Collaborateur(rice)

• Barry Milligan, chef vétérinaire et gestionnaire en santé des poissons, Cermaq Canada Ltd.
• Tim Hewison, gestionnaire, recherche et développement et santé des poissons, Grieg Seafood BC Ltd.