Un des objectifs du projet ISECA est de montrer d'où proviennent les nutriments à l'origine de l'eutrophisation. Les apports en azote qui circulent par voie hydrique (i.e., par voie d'eau), en particulier riveraine, constituent environ les deux tiers des entrées totales en mer [1]. Le reste provient des dépôts atmosphériques. Nous résumons ici le modèle de proxy simplifié utilisé dans le projet. Son but est de démontrer l'impact des différentes stratégies de réduction des apports en azote sur l'eutrophisation en regardant les paramètres adéquats de la qualité de l'eau. Ces résultats sont uniquement destinés à démontrer le potentiel du WAS (Serveur d'Application Web) et n'ont pas été validés par des données de terrain.
Les valeurs ont été obtenues par :
- l'interpolation en deux dimensions des données de salinité fournies par la base de données océanographiques du ICES [2]
- une hypothèse de dépendance entre les niveaux DIN d'hiver (Azote Inorganique Dissous) et de la salinité pour les eaux côtières belges dans des conditions réelles et stables, telles due rapportées par le groupe de travail belge de l'OSPAR [3] sur la période 2000-2005, et une autre relation linéaire entre le DIN de l'hiver et la teneur en chlorophylle-a au printemps [3].
L'interpolation se base sur l'algorithme d'interpolation 2D par John d'Errico [4]. L'évaluation du niveau critique (élevé) est supposée être de 50 % au-dessus du niveau «vierge» (critère OSPAR, dit niveau «pristine»). Un modèle de bilan d'azote [5] est utilisé pour le bassin de l'Escaut, qui traverse la France, la Belgique et les Pays-Bas et se termine dans l'estuaire de l'Escaut occidental.
Le modèle est utilisé pour déterminer l'impact des différentes mesures visant à réduire l'écoulement d'azote dans les eaux côtières, telles que la réduction de l'utilisation des engrais et du bétail. Enfin, ces scénarios sont combinés avec les résultats de l'interpolation 2D pour dériver la configuration de paramètres de qualité de l'eau liées à l'eutrophisation tel que le P90 (i.e., 90e percentile) de la valeur de la chlorophylle-a.


Douze scénarios sont disponibles sur le Serveur d'Application web (WAS):

1. Business-as-usual scenario: on ne change rien et il en résulte une réduction de 2.2 % de la quantité d'azote en 2050 comparé à 2010.
2. Décroissance graduelle des engrais de 50 % jusqu'à 2040 (23 % de réduction de la quantité d'azote en 2050).
3. Utilisation de zones de rétention des engrais de 10 à 50 m de large (suivant la provenance), le long des rivières bordées par des terres agricoles (Vermaat et al., 2012) avec une mise en place graduelle de ces zones d'ici 2040 (18.5 % de réduction de la quantité d'azote en 2050).
4. Réduction progressive de 50 % du cheptel d'ici 2040 (24.6 % de réduction de la quantité d'azote en 2050).
5. Réduction progressive de 40 % des rejets par les stations d'épuration d'ici 2040 (13.6 % de réduction de la quantité d'azote en 2050).
6. Elimination progressive d'ici 2040 des rejets industriels azote (12.7 % de réduction de la quantité d'azote en 2050).
7. Elimination progressive d'ici 2040 des rejets d'effluents des résidences non connectées aux stations d'épurations (26.5 % de réduction de la quantité d'azote en 2050).
8. Combinaison des mesures de B à G (78.3 % de réduction de la quantité d'azote en 2050).
9. Business-as-usual avec le scénario de changement climatique proposé par le KNMI [6] - augmentation de 1° C de la température sans changement de la structure dynamique de l'océan (KNMI 2006 Climate Change Scenarios www.knmi.nl  (2 % de réduction de la quantité d'azote).
10. Même chose que scénario I mais avec une augmentation température de 2° C ( 5.4 % de réduction de la quantité d'azote).
11. En addition, deux scénarios sont disponibles: un pour les conditions normales d'eaux propres (voir rapport OSPAR (2008)), et un pour le seuil critique défini par l'OSPAR (50 % au dessus des conditions normales).

En exemple, on compare le percentile P90 de la chlorophylle-a entre les scénarios A (business-as-usual) et H (toutes mesures utilisées) pour les eaux côtières belges.

Bibliographie :

1. Eutrophication Status of the OSPAR Maritime Area, Second OSPAR Integrated Report, Table 4.6. Eutrophication Series. OSPAR Commission, 2008. www.ospar.org.
2. ICES, 2012. International Council for the Exploration of the Sea Oceanographic Database, 2012. ICES, Copenhagen. www.ices.dk.
3. OSPAR, 2008. Report on the second application of the OSPAR Comprehensive Procedure to the Belgian Marine Waters. Report by Belgium. Federal Public Service Health, Food Chain Safety and Environment, 70 pages, 2008. www.ospar.org.
4. John d'Errico (2006). www.mathworks.com/matlabcentral/fileexchange/4551
5. Vermaat, J.E., Broekx, S., Van Eck, B., Engelen, G., Hellmann, F., De Kok, J.L., Van der Kwast, H., Maes, J., Salomons, W. and Van Deursen, W., 2012. Nitrogen source apportionment for the catchment, estuary and adjacent coastal waters of the Scheldt, Special Issue - A Systems Approach for Sustainable Development in Coastal Zones, Ecology and Society 17 (2): 30.
6. Royal Netherlands Meteorological Institute (KNMI), Climate in the 21st Century: 4 scenarios for the Netherlands, 2006. www.knmi.nl/klimaatscenarios/knmi_nl_Ir.pdf.