Projet Seine-Aval 6 PHARESEE « Productivité microphytobenthique des HAbitats intertidaux en lien avec la dynamique sédimentaire, biogéochimique et les ingénieurs d'écosystème de la faune benthique : implication pour des enjeux de modélisation et de REhabilitation des vasières de la SEine Estuarienne »

L'estuaire de la Seine est soumis à divers stress anthropiques et hydro-climatiques. Cet écosystème côtier perd son caractère estuarien à cause d'aménagements qui ont eu comme conséquence de voir disparaître de vastes surfaces de vasières intertidales. Ces habitats fonctionnels jouent un rôle majeur dans le fonctionnement écologique des estuaires, car ils abritent des communautés méio- et macro-benthiques très diversifiées et représentent la principale zone d’alimentation de nombreux vertébrés dont certains d’intérêt écologique ou commercial majeur (e.g. poissons, oiseaux). La dynamique des vasières intertidales est fortement influencée par les processus hydro-sédimentaires estuariens, étant tantôt source, tantôt puits de sédiment. Elles constituent ainsi un élément essentiel des cycles biogéochimiques se déroulant au sein des estuaires. Les caractéristiques morphologiques et biogéochimiques de ces zones vont directement influencer les échanges de matière et d’énergie qui s’y déroulent. Il est donc impératif d'avoir une approche pluridisciplinaire pour comprendre leur fonctionnement. Le projet PHARE-SEE avait pour objectif (i) de mieux comprendre le rôle des bioturbateurs et leur effet sur le microphytobenthos, les paramètres hydrosédimentaires et biogéochimiques dans les vasières de l’estuaire de Seine et (ii) de développer un modèle de production primaire microphytobenthique couplant l’ensemble des paramètres susmentionnés. Le premier objectif du projet a été réalisé en couplant expériences sur le terrain et en laboratoire. Ainsi, des expériences d’exclusion/ensemencement de faune ont été menées sur la vasière Nord, à l’aval de l’estuaire de Seine, et sur 2 faciès sédimentaires contrastés, avec un suivi de la dynamique saisonnière du microphytobenthos et de l’ensemble des paramètres biogéochimiques et hydrosédimentaires. De plus, des expériences en laboratoire ont été réalisées, avec une évaluation des flux diffusifs de nutriments à 2 saisons contrastées (hiver/été) en fonction du mélange sablo-vaseux et de l’intensité de la bioturbation par la macrofaune benthique dominante de la vasière (le ver Hediste diversicolor et le bivalve Scrobicularia plana). Les expériences de terrain ont montré que l’effet saisonnier était plus prononcé que celui des bioturbateurs sur l’ensemble des paramètres biogéochimiques dans le sédiment (matière organique sédimentaire, processus et biomasse microbiens). Contrairement à la matière organique sédimentaire, principalement d’origine terrigène, la matière organique dissoute présente dans les eaux interstitielles, majoritairement d’origine autochtone, est réactive et influencée par l’activité des bioturbateurs. Ces derniers ont une influence prononcée sur l’érodabilité, avec un rôle biostabilisateur efficace pour Hediste diversicolor en été comme en hiver et un rôle déstabilisateur pour Scrobicularia plana exclusivement en été. Malgré des processus de consommations primaires très élevés et des pertes par érosion, le niveau de production primaire microphytobenthique reste par ailleurs très important sur la vasière. Les analyses réalisées ont également révélé le rôle majeur du microphytobenthos dans le réseau trophique pour H. diversicolor, S. plana et la méiofaune (analyses isotopes stables, collaboration projet SA6 SENTINELLES). Les expériences en mésocosme, complémentaires de celles réalisées sur le terrain, ont montré que l’activité de bioturbation des deux ingénieurs d’écosystème diffère quelle que soit la saison. Ainsi, le processus de transport d’eau et des composés dissous (bioirrigation) domine chez H. diversicolor, alors que l’activité de S. plana est dominée par le remaniement sédimentaire. Les flux biogéochimiques à l’interface eau-sédiment sont principalement influencés par la bioirrigation. Enfin, il a été observé que S. plana consomme très activement les biofilms microphytobenthiques et limite fortement leur capacité de développement, alors que la biomasse microphytobenthique n’est pas affectée par les activités de Hediste. Cela démontre que la consommation herbivore est totalement compensée par des effets positifs liés probablement à la bioirrigation, activée de manière générale plus de 40 fois par Hediste. Dans un second temps, ce projet proposait de modéliser la production primaire microphytobenthique en relation avec la dynamique sédimentaire et les processus biogéochimiques. Les données acquises via expériences en laboratoire et sur le terrain ont servi à développer ce modèle. Ainsi, le modèle MARS3D en version Cross-shore 2DV a été implémenté sur la vasière intertidale étudiée avec une très bonne qualité des simulations des processus hydrosédimentaires et des variations altimétriques. L’intégration de l’effet de la bioturbation et de la régulation de l’érodabilité des sédiments a permis d’améliorer encore la qualité des simulations. Un modèle de diffusion thermique a été intégré, testé et amélioré en termes d’interaction avec la composition sédimentaire. Le modèle biogéochimique BLOOM a été intégré également dans le modèle MARS3D avec une dynamique biogéochimique saisonnière bien représentée. Le modèle prend en compte le rôle des bioturbateurs sur les flux diffusifs, mais une perspective d’amélioration doit être envisagée pour mieux reproduire les flux à l’interface eau-sédiment et l’assimilation du NH4 + par le microphytobenthos en surface. Enfin, le modèle de la production primaire microphytobenthique a été implémenté dans le code MARS3D et fournit des simulations de la dynamique spatio-temporelle des biomasses microphytobenthiques intéressantes, même si les flux sont encore sous-estimés dans le modèle et les interactions avec la faune doivent encore être améliorées. Au final, les très nombreuses données issues du projet PHARESEE et le modèle associé serviront à comprendre et relier les nombreux facteurs influençant le fonctionnement des vasières et leurs rôles écosystémiques essentiels – rôle physique, de régulation sur les cycles biogéochimiques et rôle de productivité biologique et soutien au réseau trophique. Des travaux de synthèse ont été engagés en particulier pour tenter d’expliquer le haut niveau de productivité actuel du système en lien avec la bonne santé des espèces sentinelles (ingénieurs d’écosystèmes) de la macrofaune benthique

Rapid response to the M_w 4.9 earthquake of November 11, 2019 in Le Teil, Lower Rhône Valley, France

On November 11, 2019, a Mw 4.9 earthquake hit the region close to Montelimar (lower Rhône Valley, France), on the eastern margin of the Massif Central close to the external part of the Alps. Occuring in a moderate seismicity area, this earthquake is remarkable for its very shallow focal depth (between 1 and 3 km), its magnitude, and the moderate to large damages it produced in several villages. InSAR interferograms indicated a shallow rupture about 4 km long reaching the surface and the reactivation of the ancient NE-SW La Rouviere normal fault in reverse faulting in agreement with the present-day E-W compressional tectonics. The peculiarity of this earthquake together with a poor coverage of the epicentral region by permanent seismological and geodetic stations triggered the mobilisation of the French post-seismic unit and the broad French scientific community from various institutions, with the deployment of geophysical instruments (seismological and geodesic stations), geological field surveys, and field evaluation of the intensity of the earthquake. Within 7 days after the mainshock, 47 seismological stations were deployed in the epicentral area to improve the Le Teil aftershocks locations relative to the French permanent seismological network (RESIF), monitor the temporal and spatial evolution of microearthquakes close to the fault plane and temporal evolution of the seismic response of 3 damaged historical buildings, and to study suspected site effects and their influence in the distribution of seismic damage. This seismological dataset, completed by data owned by different institutions, was integrated in a homogeneous archive and distributed through FDSN web services by the RESIF data center. This dataset, together with observations of surface rupture evidences, geologic, geodetic and satellite data, will help to unravel the causes and rupture mechanism of this earthquake, and contribute to account in seismic hazard assessment for earthquakes along the major regional Cévenne fault system in a context of present-day compressional tectonics

Systematic Review of Potential Health Risks Posed by Pharmaceutical, Occupational and Consumer Exposures to Metallic and Nanoscale Aluminum, Aluminum Oxides, Aluminum Hydroxide and Its Soluble Salts

Aluminum (Al) is a ubiquitous substance encountered both naturally (as the third most abundant element) and intentionally (used in water, foods, pharmaceuticals, and vaccines); it is also present in ambient and occupational airborne particulates. Existing data underscore the importance of Al physical and chemical forms in relation to its uptake, accumulation, and systemic bioavailability. The present review represents a systematic examination of the peer-reviewed literature on the adverse health effects of Al materials published since a previous critical evaluation compiled by Krewski et al. (2007). Challenges encountered in carrying out the present review reflected the experimental use of different physical and chemical Al forms, different routes of administration, and different target organs in relation to the magnitude, frequency, and duration of exposure. Wide variations in diet can result in Al intakes that are often higher than the World Health Organization provisional tolerable weekly intake (PTWI), which is based on studies with Al citrate. Comparing daily dietary Al exposures on the basis of “total Al”assumes that gastrointestinal bioavailability for all dietary Al forms is equivalent to that for Al citrate, an approach that requires validation. Current occupational exposure limits (OELs) for identical Al substances vary as much as 15-fold. The toxicity of different Al forms depends in large measure on their physical behavior and relative solubility in water. The toxicity of soluble Al forms depends upon the delivered dose of Al+ 3 to target tissues. Trivalent Al reacts with water to produce bidentate superoxide coordination spheres [Al(O2)(H2O4)+ 2 and Al(H2O)6 + 3] that after complexation with O2•−, generate Al superoxides [Al(O2•)](H2O5)]+ 2. Semireduced AlO2• radicals deplete mitochondrial Fe and promote generation of H2O2, O2 • − and OH•. Thus, it is the Al+ 3-induced formation of oxygen radicals that accounts for the oxidative damage that leads to intrinsic apoptosis. In contrast, the toxicity of the insoluble Al oxides depends primarily on their behavior as particulates. Aluminum has been held responsible for human morbidity and mortality, but there is no consistent and convincing evidence to associate the Al found in food and drinking water at the doses and chemical forms presently consumed by people living in North America and Western Europe with increased risk for Alzheimer\u27s disease (AD). Neither is there clear evidence to show use of Al-containing underarm antiperspirants or cosmetics increases the risk of AD or breast cancer. Metallic Al, its oxides, and common Al salts have not been shown to be either genotoxic or carcinogenic. Aluminum exposures during neonatal and pediatric parenteral nutrition (PN) can impair bone mineralization and delay neurological development. Adverse effects to vaccines with Al adjuvants have occurred; however, recent controlled trials found that the immunologic response to certain vaccines with Al adjuvants was no greater, and in some cases less than, that after identical vaccination without Al adjuvants. The scientific literature on the adverse health effects of Al is extensive. Health risk assessments for Al must take into account individual co-factors (e.g., age, renal function, diet, gastric pH). Conclusions from the current review point to the need for refinement of the PTWI, reduction of Al contamination in PN solutions, justification for routine addition of Al to vaccines, and harmonization of OELs for Al substances

Multidimensional signals and analytic flexibility: Estimating degrees of freedom in human speech analyses

Recent empirical studies have highlighted the large degree of analytic flexibility in data analysis which can lead to substantially different conclusions based on the same data set. Thus, researchers have expressed their concerns that these researcher degrees of freedom might facilitate bias and can lead to claims that do not stand the test of time. Even greater flexibility is to be expected in fields in which the primary data lend themselves to a variety of possible operationalizations. The multidimensional, temporally extended nature of speech constitutes an ideal testing ground for assessing the variability in analytic approaches, which derives not only from aspects of statistical modeling, but also from decisions regarding the quantification of the measured behavior. In the present study, we gave the same speech production data set to 46 teams of researchers and asked them to answer the same research question, resulting insubstantial variability in reported effect sizes and their interpretation. Using Bayesian meta-analytic tools, we further find little to no evidence that the observed variability can be explained by analysts’ prior beliefs, expertise or the perceived quality of their analyses. In light of this idiosyncratic variability, we recommend that researchers more transparently share details of their analysis, strengthen the link between theoretical construct and quantitative system and calibrate their (un)certainty in their conclusions

Modélisation physique de la dynamique hydro-sédimentaire des plages

This study investigates the morphological changes of cross-shore beach profiles for irregular waves. It is based on physical modeling carried out in the LEGI flume (36 m). The originality lies in the use of lightweight sediment in order to fulfill scaling laws and obtain experimental beach profiles in similitude with the ones observed in nature. The concept of equilibrium beach profile for a given wave climate is verified and the Wright & Short (1984)'s classification is refined for intermediate Dean numbers (1Ce travail porte sur l'évolution morphologique des profils transversaux des plages sableuses soumis à l'action de houles irrégulières. L'étude s'appuie sur de la modélisation physique menée dans le canal du LEGI (36 m). L'originalité consiste en l'utilisation d'un sédiment de faible densité permettant de respecter les lois d'échelle et d'obtenir des plages expérimentales en similitude avec des plages observées en nature. Le concept de plage à l'équilibre morphologique pour un climat de houle donné a pu être vérifié et la classification de Wright & Short (1984) est ici raffinée dans le domaine des nombres de Dean intermédiaires (

A ten-year numerical hindcast of hydrodynamics and sediment dynamics in the Loire Estuary

Abstract A numerical hindcast of the macrotidal Loire Estuary (France) has been generated to provide a long-term dataset (2008–2018) of estuarine hydrodynamics, temperature, salinity, and sediment dynamics. This hindcast is based on simulations coupling water motion, wave and mixed sediment models, forced with realistic conditions and extensively validated in the salinity gradient and turbidity maximum areas. These data represent extremely valuable information for diverse scientific communities, providing (i) environmental parameters for ecosystemic studies along the Loire River–sea continuum, (ii) a singular estuarine configuration for inter-comparison of estuarine functioning, and (iii) a ten-year synoptical view of a major estuarine environment of the North Atlantic Ocean

Modélisation du fonctionnement HYdro-MOrpho-SEDimentaire de l’estuaire de la Seine [HYMOSED] - Volet « Mesures»

Le volet Mesures du projet SA5 HYMOSED se décompose en deux axes distincts : le suivi des évolutions morphodynamiques des vasières latérales intertidales et la quantification des matières en suspension (MES) de surface par télédétection couleur de l’eau. L’objectif du premier axe est d’évaluer notre capacité à observer les modifications morphodynamiques des vasières en comparant et combinant trois approches complémentaires (altimétrie ponctuelle ALTUS, topographie TLS (scanner laser terrestre), topographie par drone). Un suivi ALTUS sur 2 ans de trois vasières intertidales à l’aval de Tancarville (Tancarville, Pointe de la Roque, Vasière Nord) a été réalisé, permettant de quantifier l’influence des forçages hydrodynamiques et hydrologiques sur les phases de dépôt et d’érosion. En parallèle de ce suivi continu haute fréquence, les techniques de mesures par TLS et Drone ont été mises en oeuvre ponctuellement au cours d’un cycle hydrologique. Les performances (résolution et précision) et limites (importance du géoréférencement fixe) de chacune des techniques ont été quantifiées, et comparées au suivi ALTUS. Les résultats ont montré la parfaite complémentarité des mesures hautes fréquences ponctuelles et basse fréquence spatialisée, ces dernières permettant une estimation des volumes érodés/déposés mais également de suivre les structures micro et moyennes échelles telles que les réseaux de drainage en haut de vasières et les filandres. Le second axe du volet Mesures est de poursuivre le travail engagé dans SA4 MODEL sur l’analyse des images satellites couleur de l’eau pour la compréhension des processus hydrosédimentaires à l’embouchure de l’estuaire. Des mesures complémentaires de réflectance et de concentrations en MES dans des zones fortement turbides ont permis de proposer une amélioration de l’algorithme de traitement des données. Ces données satellites ont été analysées par régime de forçages, de façon à caractériser par une métrique simple, la surface cumulée de concentrations supérieure à un seuil, les structures turbides de surface. L’influence du débit, de la marée et des vagues peut ainsi être quantifié. Ces métriques servent également de validation du modèle hydrosédimentaire, via leur calcul à partir des concentrations en MES de surface simulées

Influence of morphological changes on suspended sediment dynamics in a macrotidal estuary: diachronic analysis in the Seine Estuary (France) from 1960 to 2010

Estuaries are subject to extensive morphological changes through human activities, such as deepening and narrowing via dredging and channelization. The estuary sediment load, characterised by the estuarine turbidity maximum (ETM), can severely increase in response to channel deepening, shifting the estuary from a natural to hyperturbid state. The main processes driving the estuarine circulation, hydrology and sediment dynamics are relatively well known. However, their relative influence on suspended sediment concentration (SSC), as well as their role in the transition toward hyperturbid estuaries, is still a subject of debate. Therefore, this study aims at investigating the relative contribution of key estuarine drivers (gravitational circulation and tidal pumping mechanisms) on the ETM dynamics under significant estuary morphological changes. In a 3D numerical model of the Seine Estuary (France), three bathymetries from the last 50years (1960, 1975 and 2010) were implemented, characterising the gradual estuary deepening and narrowing. The morphological changes induce an expected tidal amplification in the main channel, associated with a decrease of the tidal duration asymmetry. The salinity front slightly migrates up-estuary and the stratification strengthens, resulting in a higher and upper-estuary SSC distribution. Starting from a dominantly natural system driven by the tidal pumping mechanism in 1960, the contribution of the gravitational circulation strongly increased in the present-day anthropogenically-controlled system. Contrastingly, the maximum ETM mass barely changes with the morphological changes and dredging activities have hardly any influence. Hence, the maximum ETM mass in the Seine Estuary would principally result from the tidal forcing rather than the morphology

Modélisation du fonctionnement HYdro-MOrpho-SEDimentaire de l’estuaire de la Seine [HYMOSED]. Volet « Modélisation »

Le projet HYMOSED (« Modélisation du fonctionnement HYdro-MOrpho-SEDimentaire de l’estuaire de la Seine ») du programme de recherche Seine-Aval 5 (déc. 2013 – mar. 2017) a eu pour objectif d’apporter une meilleure compréhension du fonctionnement hydro-morpho-sédimentaire de l’estuaire de la Seine des échelles de temps événementielle à annuelle. Cela s’est traduit par : (1) une analyse fine de la dynamique du bouchon vaseux, (2) la quantification des flux et bilans sédimentaires (sables/vase) pour différents scénarios hydrométéorologiques caractéristiques et (3) l'analyse de l’évolution morpho-sédimentaire à l'embouchure. Afin de répondre de manière pertinente à ces questions, ce projet s’est appuyé sur un important travail de validation du modèle hydro-sédimentaire à partir des nombreux jeux de données récemment acquis en estuaire de Seine. Le volet « Modélisation » présenté dans ce rapport final est associé à un volet « Mesures » portant sur : (1) la morphodynamique des vasières intertidales par différentes méthodes altimétriques et (2) l’analyse des concentrations sédimentaires en suspension par imagerie satellite, faisant l’objet d’un second rapport. De plus, des éléments d’information auxiliaires à ce rapport sont présentés dans un rapport d’annexes