An agent-based model for the sustainable management of navigation activities in the Saint Lawrence Estuary

• Main Author: Chion, Clément
• Format: Others
• Published: École de technologie supérieure 2011
• Online Access: http://espace.etsmtl.ca/879/1/CHION_Cl%C3%A9ment.pdf; http://espace.etsmtl.ca/879/2/CHION_Cl%C3%A9ment%2Dweb.pdf

Les gestionnaires de ressources naturelles dans les aires protégées se doivent d’encadrer les activités humaines susceptibles de menacer la santé et/ou l’intégrité des écosystèmes à protéger. Ces systèmes physiques où des humains interagissent avec des ressources naturelles sont appelés systèmes socio-écologiques (SSE) et possèdent les caractéristiques de systèmes complexes adaptatifs (p. ex. coévolution). L’investigation du SSE constitué des activités de navigation et des baleines interagissant dans le parc marin du Saguenay–Saint-Laurent (PMSSL) et la zone de protection marine Estuaire du Saint-Laurent au Québec, Canada, ainsi que sa représentation sous forme d’un système multi-agents sont présentées dans cette thèse. Le simulateur implémenté, appelé 3MTSim (pour Marine Mammal and Maritime Traffic Simulator), est conçu pour aider les gestionnaires des aires marines protégées dans leur objectif de réduire la fréquence et l’intensité des cooccurrences bateau-baleine dans le Saint- Laurent et incidemment les risques de collision. Les connaissances extraites des analyses de données (relatives aux activités de navigation à moteur et à voile), existantes ou recueillies dans le cadre de ce projet, ont justifié de concentrer l’effort de modélisation sur les excursions commerciales (incluant les excursions d’observation de baleines), les navires de la marine marchande et les paquebots de croisière. Les analyses ont permis pour la première fois de dresser un portrait complet des activités de navigation sur l’ensemble de la région où les baleines se rassemblent en grand nombre pendant la saison estivale. Entre autres résultats, une analyse quantitative a abouti sur une estimation précise du temps total de navigation dans chaque écosystème marin de la région. Cette étude a permis d’identifier les zones utilisées intensivement par les activités de navigation, telles que l’embouchure de la rivière Saguenay et le secteur au large de Les Escoumins. Plusieurs campagnes d’acquisition de données menées dans le cadre de ce projet ont permis d’identifier des facteurs (p. ex. abondance et distribution des espèces de baleines, lacunes de gestion, décisions des compagnies et des capitaines) favorisant une dynamique collective des « croisières aux baleines » indésirable, tant du point de vue de la conservation que de l’expérience des visiteurs du PMSSL. La rationalité limitée a été choisie comme cadre conceptuel pour étudier la prise de décision des capitaines, et plus généralement comprendre la dynamique du SSE des « croisières aux baleines » au complet. L’éventail des stratégies utilisées par les capitaines de « croisières aux baleines » a été décrit et les résultats de cette investigation vont conduire à un ensemble de recommandations relatives à la gestion durable de ces activités à l’intérieur et aux alentours du PMSSL. Les résultats des investigations de terrain et de l’analyse des données sur la navigation ont alimenté le processus de construction du modèle, incluant une représentation explicite de la prise de décision des capitaines de « croisières aux baleines ». Les analyses ont démontré que les navires de la marine marchande et les paquebots de croisière suivent des routes prévisibles avec peu de variabilité. Par conséquent, une approche de modélisation complexe basée sur le comportement des pilotes a été écartée au profit d’une approche statistique, justifiée par la quantité importante de données historiques de grande qualité disponibles pour ces deux composantes. L’approche de modélisation par patrons (« pattern-oriented modelling ») s’est avérée performante pour sélectionner un modèle valide des excursions d’observation des baleines lorsque couplé à un modèle à l’échelle de l’individu des mouvements de baleines. Les simulations effectuées ont confirmé que les capitaines d’excursion privilégient l’observation de quelques rares espèces de rorquals (p. ex. baleines à bosse), boudant l’espèce la plus abondante, à savoir le petit rorqual. Par conséquent, des simulations ont été effectuées avec 3MTSim visant à quantifier l’impact d’un changement de stratégie décisionnelle des capitaines d’excursions, tant sur la nature de l’exposition des baleines aux bateaux (intérêt pour la conservation) que sur le contenu des excursions (intérêt commercial). Les résultats ont montré que des capitaines virtuels soucieux d’éviter les zones d’observation surencombrées et/ou cherchant à augmenter la diversité des espèces observées entraînait des gains statistiquement significatifs relativement aux aspects de conservation sans affecter les caractéristiques importantes des excursions. Enfin, les bonnes performances du modèle des déplacements de bateaux assurent une utilisation sécuritaire de 3MTSim comme un outil d’aide à la décision pour la gestion, dans la mesure où ses limites sont comprises et considérées dans l’interprétation des résultats.