Les cours d’eau émettent bien plus de CO2 de nuit que de jour

16.04.21 – Des chercheurs de l’EPFL révèlent que les taux de dioxyde de carbone émis par les fleuves, rivières et ruisseaux sont jusqu’à 4 fois plus élevés en période nocturne. Or seules des mesures diurnes étaient jusque-là prises en compte pour leur estimation, biaisant ainsi potentiellement le calcul du cycle global du carbone.

L’impact des cours d’eau dans la grande mécanique climatique commence à être mieux connu. Après avoir démontré que les rivières et ruisseaux de montagne émettaient une quantité de dioxyde de carbone (CO2) – principal gaz à effet de serre – plus grande qu’estimée jusque-là, des chercheurs du Laboratoire de recherche en biofilms et écosystèmes fluviaux (SBER) de l’EPFL amènent une nouvelle pierre à l’édifice. Dans une étude publiée aujourd’hui dans le journal Nature Geoscience, ils révèlent que les émissions des eaux courantes sont beaucoup plus importantes de nuit que de jour. Ils mettent ainsi le doigt sur un biais responsable d’erreurs potentiellement importantes dans le calcul des contributions des rivières au cycle global du carbone.

Pendant longtemps, on pensait que les cours d’eau jouaient dans ce cycle un rôle moins crucial que les océans, par exemple. Or, par nature connectés à la terre, les fleuves, rivières et ruisseaux charrient en continu de grandes quantités de matières organiques qui, en se décomposant, dégagent des flux de CO2 non négligeables. La dispersion et la complexité du réseau fluvial sillonnant l’intérieur des terres rend toutefois le calcul de ces flux difficile. Pour les estimer, on s’est jusque-là largement basé sur des mesures réalisées manuellement, et de jour.

Et c’est là le biais dépisté par les auteurs de l’étude. Ceux-ci ont en effet relevé que 90% de ces observations étaient réalisées entre 8h et 16h. En comparant ces données avec celles de capteurs automatisés et continus, il apparaît que seulement 10% de ces journées d’échantillonnage présentaient des émissions maximales de CO2 dans cette fenêtre de temps.

C’est pourquoi les chercheurs du SBER ont eu l’idée de compléter ces mesures manuelles par celles prises également de nuit par des capteurs. Et ceci sur un panel de 66 rivières réparties partout dans le monde et en intégrant des régions auparavant sous-représentées, telles que le Congo, l’Amazonie et diverses chaînes de montagnes. Grâce à ce patient décorticage, ils ont pu démontrer que les émissions de CO2 étaient jusqu’à 27% – soit 4 fois – plus importantes aux heures sombres qu’aux heures claires. Des résultats qui démontrent que l’utilisation d’un réseau de capteurs et de données à large échelle peuvent mettre au jour des dynamiques environnementales jusque-là insoupçonnées, relève Tom Battin, directeur du SBER.

Des variations plus grandes en été

«Plusieurs facteurs expliquent cette différence entre le jour et la nuit, relève Lluis Gomez, chercheur au SBER et premier auteur de l’étude. Le principal, c’est le processus de photosynthèse, qui capte une partie du CO2 émis par les rivières et en diminue ainsi les quantités relâchées en journée dans l’atmosphère.»

La nature de l’écosystème, la végétation, la présence d’une canopée – c’est-à-dire d’un couvert – plus ou moins dense au-dessus du cours d’eau, l’altitude, la déclivité de la pente et l’intensité des turbulences sont autant de paramètres pouvant également influer sur les émissions de CO2 et leurs variations au cours de 24 heures. Les plus grandes amplitudes jour/nuit ont été relevées dans les forêts tempérées et les prairies de montagne. Elles ont également été systématiquement observées pendant l’été et sur les parties de rivières caractérisées par une canopée ouverte, tandis qu’elles étaient nettement réduites à couvert fermé. Le taux d’absorption du CO2 est en effet plus élevé en journée, dans les lieux à canopée ouverte et pendant l’été, la chaleur et la lumière étant les moteurs des processus de photosynthèse.

Par cette recherche, les scientifiques montrent encore une fois toute la complexité et l’imbrication des systèmes environnementaux terrestres et la nécessité d’outils de mesures fins et de technologies novatrices permettant de tenir compte de tous les paramètres pour les analyser, et en l’occurrence ici mieux comprendre et quantifier le rôle des ruisseaux et rivières dans le cycle global du carbone.

Sarah Perrin

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