Évaluation du système de modélisation FVCOM pour cartographier la dispersion des déchets produits par l'aquaculture, dans un champ éloigné

Description

Les déchets formés de particules, produits par l'aquaculture, comme les excréments de poisson et les grains de moulée, peuvent s'accumuler sous un site aquacole ou dans son voisinage. L'accumulation de déchets à proximité est relativement bien comprise et elle peut être prévisible à l'aide d'outils de modélisation de dépôts tels que le modèle de dépôt connu sous le nom « DEPOMOD ». La distribution en champ éloigné (c.-à-d. distribution des déchets à distance des sites de la ferme) et les effets environnementaux potentiels causés par des déchets formés de particules et de matériel, déposés sous les cages d'aquaculture, puis remis en suspension, sont beaucoup plus complexes et difficiles à prédire. Les inquiétudes grandissantes au sujet des effets de l'aquaculture en champ éloigné, incluant les effets cumulatifs et les interactions entre écosystèmes, rendent nécessaire la capacité de prédire la quantité et la portée de la dispersion. Le but de cette étude était d'élaborer un modèle hydrodynamique couplé de transport des sédiments, capable de cartographier la dispersion en champ éloigné des déchets produits par l'aquaculture sur un site du sud-ouest du Nouveau-Brunswick, à l'aide du modèle de volumes finis des eaux côtières (FVCOM).

La composante hydrodynamique du modèle FCVOM a été utilisée et validée pour les courants marins du sud-ouest du Nouveau-Brunswick. De plus, la composante relative au suivi des particules dans ce modèle, valide pour des particules passives, a été utilisée avec succès pour induire le mouvement et la dispersion d'une teinture, qui sont similaires au transport de produits thérapeutiques. Le modèle hydrodynamique entièrement couplé de transport des sédiments ajoute le transport actif de particules en définissant des variables comme la vélocité, la force de cisaillement critique de l'érosion et le taux d'érosion, qui sont requis pour prédire le dépôt et le transport de déchets produits par l'aquaculture. Des paramètres obtenus lors de recherches courantes et précédentes sur la dynamique de transport des déchets produits par l'aquaculture étaient utiliser pour élaborer le modèle. Le modèle était valider à l'aide de données propres au site, recueillies sur un site d'aquaculture de saumon du sud-ouest du Nouveau-Brunswick.

L'examen de ce projet de modélisation vise une validation de principe facilitera la formulation de prédictions améliorées au sujet du transport des déchets générés par les activités aquacoles et, par conséquent, au sujet des interactions environnementales potentielles associées aux activités aquacoles, dans un champ éloigné. Ceci fourni aux gestionnaires et aux organismes de réglementation l'information nécessaire à la prise de décisions concernant la surveillance et l'atténuation des effets causés par les déchets en champ éloigné, associées aux activités d'aquaculture et à l'établissement de nouveaux critères pour éclairer les décisions sur l'emplacement de nouveaux sites aquacoles potentiels.

Constatations

La présence de cages de salmoniculture peut provoquer des changements dans les courants de marée, à travers toute la colonne d'eau et dans le sens horizontal.

Le module relatif aux sédiments (suivi des particules) dans FVCOM a été configuré à l'aide de données de terrain et exécuté en utilisant une seule classe de taille de sédiments représentative des dépôts naturels et des particules de déchets d'aquaculture de très petite taille. Le modèle a révélé que cette matière pouvait être transportée à plus de 2 km des cages à poissons et dans le champ lointain avant de se déposer. Les résultats du modèle ont également montré que la présence de cages à poissons pouvait modifier de manière significative le champ de courant local et l'érosion des sédiments de fond sous les cages. Une profondeur et un maillage optimaux des cages pourraient accroître considérablement la vitesse de l'eau et la contrainte de cisaillements au fond, et possiblement accélérer l'élimination des déchets.

Publications

Wu, Y., Chaffey, J., Law, B., Greenberg, D. A., Drozdowski, A., Page, F. et Haigh, S. 2014. A three-dimensional hydrodynamic model for aquaculture: a case study in the Bay of Fundy. Aquaculture Environment Interactions5:235-248. DOI:10.3354/aei00108.

Nom du programme

Programme de recherche sur la réglementation de l'aquaculture (PRRA)

Année

2012 - 2014

Chercheur(euse) principal(e)

Brent Law
Sédimentologue de l'habitat, Pêches et Océans Canada, Bedford Institute of Oceanography (BIO), Région des Maritimes
Courriel: Brent.Law@dfo-mpo.gc.ca

Yongsheng Wu
Chercheur scientifique, Pêches et Océans Canada, Bedford Institute of Oceanography (BIO), Région des Maritimes
Courriel: Yongshen.Wu@dfo-mpo.gc.ca

Terri Sutherland
Chercheur scientifique, Pêches et Océans Canada, Centre for Aquaculture and Environmental Research (CAER), Région Pacifique
Courriel: Terri.Sutherland@dfo-mpo.gc.ca

Membres de l'équipe

David Greenberg, chercheur scientifique, Pêches et Océans Canada, Bedford Institute of Oceanography (BIO), région des Maritimes

Jason Chaffey, Pêches et Océans Canada, Bedford Institute of Oceanography (BIO), région des Maritimes

Adam Drozdowski, scientifique physique, Pêches et Océans Canada, Bedford Institute of Oceanography (BIO), région des Maritimes

Fred Page, chercheur scientifique, Pêches et Océans Canada, Station Biologique de St. Andrews (SBSA), région des Maritimes

Susan Haigh, scientifique physique, Pêches et Océans Canada, Station Biologique de St. Andrews (SBSA), région des Maritimes

Randy Losier, technicien, Pêches et Océans Canada, Station Biologique de St. Andrews (SBSA), région des Maritimes