Il a été démontré que les changements des apports d'eau douce induits par le climat affectent la structure et la fonction des écosystèmes côtiers. Nous avons évalué l'évolution de l'influence du ruissellement fluvial sur les systèmes côtiers de la Patagonie du Nord-Ouest (PNO) au cours des dernières décennies (1993-2021) en combinant l'analyse de séries chronologiques d'écoulement fluvial à long terme, la simulation hydrologique, les données satellitaires et les réanalyses des conditions de surface de la mer (température, turbidité et salinité). Des diminutions significatives du débit minimum fluvial sur une zone couvrant six grands bassins fluviaux ont été observées aux échelles hebdomadaire, mensuelle et saisonnière. Ces changements ont été plus prononcés dans les bassins septentrionaux à régime mixte (par exemple, le fleuve Puelo), mais semblent progresser vers le sud, vers les rivières caractérisées par un régime nival. Dans la mer intérieure adjacente à deux couches, la réduction des apports d'eau douce correspond à une halocline moins profonde et à une augmentation des températures de surface dans le nord de la Patagonie. Nos résultats soulignent l'évolution rapide de l'influence des rivières sur les eaux estuariennes et côtières adjacentes de la PNO. Nous soulignons la nécessité de stratégies d’observation, de prévision, d’atténuation et d’adaptation inter-écosystèmes dans un climat changeant, ainsi que d’une gestion adaptative correspondante des bassins des systèmes qui alimentent les eaux de ruissellement des eaux marines côtières.
Français Les rivières sont la principale source d'apport d'eau douce continentale aux océans1. Dans les systèmes côtiers semi-fermés, les rivières sont un moteur essentiel des processus de circulation2 et le pont entre les écosystèmes terrestres et marins, transportant des nutriments, de la matière organique et des sédiments qui complètent ceux des côtes et de la haute mer3. Des études récentes ont signalé des modifications du volume et du calendrier des apports d'eau douce dans l'océan côtier4. Les analyses de séries chronologiques et de modèles hydrologiques montrent différentes tendances spatio-temporelles5, allant, par exemple, de fortes augmentations des débits d'eau douce aux hautes latitudes6 – en raison de la fonte accrue des glaces – à des tendances à la baisse aux latitudes moyennes en raison d'une sécheresse hydrologique accrue7. Indépendamment de la direction et de l'ampleur des tendances récemment rapportées, le changement climatique a été identifié comme un facteur majeur de modification des régimes hydrologiques8, tandis que les impacts sur les eaux côtières et les écosystèmes qu'elles abritent n'ont pas encore été pleinement évalués et compris9. Français Les variations temporelles du débit des cours d'eau, influencées par le changement climatique (modification des régimes de précipitations et hausse des températures) et les pressions anthropiques telles que les barrages ou réservoirs hydroélectriques10,11, les dérivations d'irrigation et les changements d'utilisation des terres12, posent un défi à l'analyse des tendances des apports en eau douce13,14. Par exemple, plusieurs études ont montré que les zones à forte diversité forestière présentent une plus grande résilience des écosystèmes pendant les sécheresses que celles dominées par les plantations forestières ou l'agriculture15,16. Aux latitudes moyennes, comprendre les impacts futurs du changement climatique sur l'océan côtier en distinguant les effets du changement climatique et des perturbations anthropiques locales nécessite des observations à partir de systèmes de référence à altération limitée afin que les changements du régime hydrologique puissent être séparés des perturbations humaines locales.
Français La Patagonie occidentale (> 41°S sur la côte Pacifique de l'Amérique du Sud) apparaît comme l'une de ces régions bien préservées, où la recherche continue est essentielle pour surveiller et sauvegarder ces écosystèmes. Dans cette région, les rivières à écoulement libre interagissent avec la géomorphologie côtière complexe pour façonner l'un des macro-estuaires les plus étendus au monde17,18. En raison de leur éloignement, les bassins fluviaux de Patagonie restent remarquablement intacts, avec une importante couverture forestière indigène19, une faible densité de population humaine et, en général, exempts de barrages, de réservoirs et d'infrastructures d'irrigation. La vulnérabilité de ces écosystèmes côtiers aux changements environnementaux dépend principalement, par extension, de leur interaction avec les sources d'eau douce. Les apports d'eau douce dans les eaux côtières de la Patagonie du Nord-Ouest (NWP ; 41–46 ºS), y compris les précipitations directes et le ruissellement des rivières, interagissent avec les masses d'eau océaniques, en particulier les eaux subantarctiques à forte salinité (SAAW). Français Cela influence à son tour les schémas de circulation, de renouvellement de l'eau et de ventilation20 par la génération de forts gradients de salinité, avec un degré élevé de variation saisonnière et d'hétérogénéité spatiale dans l'halocline21. L'interaction entre ces deux sources d'eau influence également la composition des communautés planctoniques22, affecte l'atténuation de la lumière23 et conduit à une dilution des concentrations d'azote et de phosphore dans la SAAW24 et à un apport accru d'orthosilicate dans la couche de surface25,26. De plus, l'apport d'eau douce entraîne un fort gradient vertical d'oxygène dissous (OD) dans ces eaux estuariennes, la couche supérieure présentant généralement une concentration élevée en OD (6–8 mL L−1)27.
Français L'intervention relativement limitée qui caractérise les bassins continentaux de Patagonie contraste avec l'utilisation intensive du littoral, en particulier par l'industrie aquacole, un secteur économique clé au Chili. Actuellement classé parmi les premiers producteurs aquacoles au monde, le Chili est le deuxième exportateur de saumon et de truite, et le plus grand exportateur de moules28. L'élevage de saumon et de moules, qui occupe actuellement environ 2300 sites de concession pour une superficie totale d'environ 24 000 ha dans la région, génère une valeur économique significative dans le sud du Chili29. Ce développement n'est pas sans impacts environnementaux, en particulier dans le cas de l'élevage de saumon, une activité qui contribue à ces écosystèmes avec des nutriments exogènes30. Il a également été démontré qu'il est très vulnérable aux changements liés au climat31,32.
Français Au cours des dernières décennies, des études menées dans le cadre du NWP ont signalé une baisse des apports d'eau douce33 et projeté une diminution du débit des cours d'eau pendant l'été et l'automne34, ainsi qu'une prolongation des sécheresses hydrologiques35. Ces changements dans les apports d'eau douce influencent les paramètres environnementaux immédiats et ont des effets en cascade sur la dynamique écosystémique plus large. Par exemple, les conditions extrêmes dans les eaux de surface côtières pendant les sécheresses d'été-automne sont devenues plus fréquentes et, dans certains cas, ont eu un impact sur l'industrie aquacole par le biais d'hypoxie36, d'un parasitisme accru et de proliférations d'algues nuisibles32,37,38 (HAB).
Français Au cours des dernières décennies, des études menées dans le cadre du NWP ont signalé une baisse des apports d'eau douce33 et projeté une diminution du débit des cours d'eau pendant l'été et l'automne34, ainsi qu'une prolongation des sécheresses hydrologiques35. Ces changements dans les apports d'eau douce influencent les paramètres environnementaux immédiats et ont des effets en cascade sur la dynamique écosystémique plus large. Par exemple, les conditions extrêmes dans les eaux de surface côtières pendant les sécheresses d'été-automne sont devenues plus fréquentes et, dans certains cas, ont eu un impact sur l'industrie aquacole par le biais d'hypoxie36, d'un parasitisme accru et de proliférations d'algues nuisibles32,37,38 (HAB).
Français Les connaissances actuelles sur le déclin des apports d'eau douce dans la PNT sont basées sur l'analyse des métriques hydrologiques39, qui décrivent les propriétés statistiques ou dynamiques des séries de données hydrologiques dérivées d'un nombre limité d'enregistrements à long terme et d'une couverture spatiale minimale. Quant aux conditions hydrographiques correspondantes dans les eaux estuariennes de la PNT ou de l'océan côtier adjacent, il n'existe pas d'enregistrements in situ à long terme disponibles. Étant donné la vulnérabilité des activités socio-économiques côtières aux impacts du changement climatique, l'adoption d'une approche globale de l'interface terre-mer pour la gestion et l'adaptation au changement climatique est impérative40. Pour relever ce défi, nous avons intégré la modélisation hydrologique (1990-2020) avec des données satellitaires et des données de réanalyse sur les conditions de surface de la mer (1993-2020). Cette approche a deux objectifs principaux : (1) évaluer les tendances historiques des métriques hydrologiques à l'échelle régionale et (2) examiner les implications de ces changements pour le système côtier adjacent, notamment en ce qui concerne la salinité, la température et la turbidité de la surface de la mer.
Nous pouvons fournir différents types de capteurs intelligents pour surveiller l'hydrologie et la qualité de l'eau, n'hésitez pas à nous consulter.
Date de publication : 18 septembre 2024