End-to-end modeling for an ecosystem approach to fisheries in the Humboldt Current System

Abstract

This work represents an original contribution to the methodology for ecosystem models' development as well as the rst attempt of an end-to-end (E2E) model of the Northern Humboldt Current Ecosystem (NHCE). The main purpose of the developed model is to build a tool for ecosystem-based management and decision making, reason why the credibility of the model is essential, and this can be assessed through confrontation to data. Additionally, the NHCE exhibits a high climatic and oceanographic variability at several scales, the major source of interannual variability being the interruption of the upwelling seasonality by the El Ni~no Southern Oscillation, which has direct e ects on larval survival and sh recruitment success. Fishing activity can also be highly variable, depending on the abundance and accessibility of the main shery resources. This context brings the two main methodological questions addressed in this thesis, through the development of an end-to-end model coupling the high trophic level model OSMOSE to the hydrodynamics and biogeochemical model ROMS-PISCES: i) how to calibrate ecosystem models using time series data and ii) how to incorporate the impact of the interannual variability of the environment and shing.

Este trabajo representa una contribución a la metodología para el desarrollo de modelos ecosistémicos, así como el primer intento de desarrollar un modelo de extremo a extremo para el Ecosistema de la Corriente de Humboldt (NECH). El principal propósito del modelo desarrollado es construir una herramienta para el manejo ecosistémico, razón por la cual la credibilidad del modelo es esencial, y ésta puede ser evaluada mediante la confrontación con datos. Adicionalmente, el NECH muestra una alta variabilidad climática y oceanográfica a diversas escalas, siendo la mayor fuente de variabilidad interanual la interrupción de la estacionalidad del afloramiento por El Niño- Oscilación Sur, que tiene efectos directos en la sobrevivencia larval y el éxito del reclutamiento de peces. La actividad pesquera también puede ser altamente variable, dependiendo de la abundancia y accesibilidad de los principales recursos pesqueros. Este contexto genera las dos principales preguntas metodológicas abordadas en esta tesis, a través del desarrollo de un modelo de extremo a extremo por el acoplamiento del modelo de nivel trófico alto OSMOSE y el modelo hidrodinámico y biogeoquímico ROMS-PISCES: i) cómo calibrar modelos ecosistémicos usando series de tiempo y ii) como incorporar el impacto de la variabilidad interanual del ambiente y la pesca.