Jeudi l 18-05-2017
Les barrages, pièges pour le carbone

Les réservoirs créés par la construction de barrages sur les rivières du monde entier pourraient avoir des effets importants sur le cycle global du carbone et sur le système climatique, effets jusqu'à présent ignorés. C'est la conclusion d'une étude réalisée par des chercheurs de l'Université de Waterloo (Canada) et de l'Université Libre de Bruxelles (R. Lauerwald et P. Regnier, unité de recherche Biogéochimie et Modélisation du Système Terre, Faculté des Sciences), publiée dans Nature Communications.

Il existe à l'heure actuelle plus de 70 000 grands barrages à travers le monde. De nouveaux barrages sont sans cesse construits, et à l'échelle planétaire, plus de 90 % de nos cours d'eau seront fragmentés par au moins un barrage d'ici 15 ans. Si l'effet des réservoirs individuels sur le cycle du carbone est relativement bien connu, l'impact global des milliers de réservoirs existants, en construction ou planifiés pour les décennies à venir, est encore très mal évalué.

Cette étude est la première à analyser comment la construction de barrages modifie les flux de carbone à l'échelle planétaire. Pour ce faire, une méthode basée sur des simulations « Monte-Carlo », combinant des fonctions de densité de probabilités pour l'ensemble des paramètres cinétiques caractérisant le cycle du carbone des réservoirs, a été mise au point. Cette approche permet de relier à des paramètres physiques simples, tels que le débit d'eau et la taille du réservoir, l'intensité de la production photosynthétique primaire (P), la décomposition du carbone organique produit in-situ ou dérivé des écosystèmes terrestres (R), le piégeage du carbone dans les sédiments et leur export vers le réseau fluvial. Une fois ces relations déterminées, le modèle a été appliqué à un ensemble de réservoirs (de géométrie et débit connu) distribués sur le réseau hydrographique mondial, et qui collectivement représentent plus de 70 % (en volume) des réservoirs créés par l'homme. Le modèle résultant est spatialement résolu et prend non seulement en compte le nombre et l'âge des réservoirs, mais également les changements d'apports en eau et en carbone continental ainsi que les variations de température au cours de la période 1970-2050.

Les résultats démontrent que les réservoirs filtrent des quantités importantes de carbone organique transporté des continents vers les océans par le réseau fluvial. Les simulations révèlent que l'évolution est fortement non-linéaire, et que la capacité de rétention devrait atteindre 20 % des apports de carbone continental à l'horizon 2030 (environ 2/3 par séquestration et 1/3 par décomposition). En conséquence, l'export de carbone organique vers l'océan devrait être réduit malgré l'augmentation des apports due aux activités humaines, modifiant ainsi de manière significative le « bilan carbone » de l'océan côtier. Les simulations mettent également en évidence que, si à l'échelle globale les réservoirs sont à l'heure actuelle net hétérotrophes (P/R <1), ils pourraient devenir net autotrophes (P/R > 1) durant la deuxième moitié du 21ème siècle et donc jouer un rôle de service écosystémique important en captant des quantités considérables de CO2 atmosphérique. Enfin, les résultats mettent en évidence que l'impact des réservoirs n'est pas homogène géographiquement : si par le passé des fleuves comme le Mississipi ou le Niger ont été profondément impactés par la construction de barrages, d'autres le seront au cours des années à venir. Par exemple, plus de 150 nouveaux barrages seront construits sur l'Amazone à l'horizon 2030, augmentant d'un facteur 40 environ la séquestration de carbone organique le long du réseau hydrographique du plus grand fleuve du monde.

Global perturbation of organic carbon cycling by river damming
Taylor Maavara, Ronny Lauerwald, Pierre Regnier & Philippe Van Cappellen
Nature Communications 8, Article number: 15347 (2017)