Il a été démontré que les modifications des apports d'eau douce induites par le climat affectent la structure et le fonctionnement des écosystèmes côtiers. Nous avons évalué l'évolution de l'influence des apports fluviaux sur les systèmes côtiers du nord-ouest de la Patagonie (NOP) au cours des dernières décennies (1993-2021) par une analyse combinée de séries chronologiques de débits, de simulations hydrologiques et de données satellitaires et de réanalyse des conditions de surface de la mer (température, turbidité et salinité). Des diminutions significatives du débit minimal ont été observées à l'échelle hebdomadaire, mensuelle et saisonnière sur une zone couvrant six grands bassins fluviaux. Ces changements sont plus marqués dans les bassins septentrionaux à régime mixte (par exemple, le fleuve Puelo) mais semblent progresser vers le sud, touchant les rivières à régime nival. Dans la mer intérieure adjacente, composée de 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'influence en évolution rapide des rivières sur les eaux estuariennes et côtières adjacentes du NOP. Nous soulignons la nécessité de stratégies d'observation, de prévision, d'atténuation et d'adaptation inter-écosystèmes face aux changements climatiques, ainsi que d'une gestion adaptative correspondante des bassins versants des systèmes qui alimentent les eaux marines côtières en eaux de ruissellement.
Les fleuves constituent la principale source d'apport d'eau douce continentale aux océans¹. Dans les systèmes côtiers semi-fermés, ils jouent un rôle essentiel dans les processus de circulation² et assurent la liaison entre les écosystèmes terrestres et marins, transportant des nutriments, de la matière organique et des sédiments qui complètent ceux provenant des zones côtières et du large³. Des études récentes ont mis en évidence des modifications du volume et du calendrier des apports d'eau douce aux zones côtières⁴. L'analyse de séries temporelles et de modèles hydrologiques révèle différentes configurations spatio-temporelles⁵, allant, par exemple, de fortes augmentations des débits d'eau douce aux hautes latitudes⁶ – dues à l'accélération de la fonte des glaces – à des tendances à la baisse aux latitudes moyennes, liées à l'augmentation de la sécheresse hydrologique⁷. Quelle que soit la direction et l'ampleur des tendances récemment observées, le changement climatique est reconnu comme un facteur majeur de modification des régimes hydrologiques⁸, tandis que ses impacts sur les eaux côtières et les écosystèmes qu'elles abritent restent à évaluer et à comprendre pleinement⁹. 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 pour l'irrigation et les changements d'affectation des sols12, complexifient l'analyse des tendances des apports d'eau douce13,14. Par exemple, plusieurs études ont montré que les zones à forte diversité forestière présentent une plus grande résilience des écosystèmes lors des sécheresses que celles dominées par les plantations forestières ou l'agriculture15,16. Aux latitudes moyennes, la compréhension des impacts futurs du changement climatique sur l'océan côtier, en distinguant les effets du changement climatique et des perturbations anthropiques locales, nécessite des observations de systèmes de référence peu modifiés, afin de pouvoir différencier les changements du régime hydrologique des perturbations humaines locales.
La Patagonie occidentale (au-delà de 41°S sur la côte Pacifique de l'Amérique du Sud) figure parmi les régions les mieux préservées, où la recherche continue est essentielle pour surveiller et protéger ces écosystèmes. Dans cette région, les rivières à écoulement libre interagissent avec une géomorphologie côtière complexe pour former l'un des macro-estuaires les plus vastes au monde17,18. Du fait de leur éloignement, les bassins fluviaux de Patagonie demeurent remarquablement intacts, avec un important couvert forestier indigène19, une faible densité de population et, en général, l'absence de barrages, de réservoirs et d'infrastructures d'irrigation. La vulnérabilité de ces écosystèmes côtiers aux changements environnementaux dépend principalement, et par extension, de leur interaction avec les sources d'eau douce. Les apports d'eau douce dans les eaux côtières du nord-ouest de la Patagonie (41–46°S), notamment les précipitations directes et les eaux de ruissellement, interagissent avec les masses d'eau océaniques, en particulier l'eau subantarctique (ESA) à forte salinité. Ceci 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 une variation saisonnière et une hétérogénéité spatiale importantes au niveau de l'halocline²¹. L'interaction entre ces deux sources d'eau influence également la composition des communautés planctoniques²², affecte l'atténuation de la lumière²³ et entraîne une dilution des concentrations d'azote et de phosphore dans l'eau douce de surface²⁴ ainsi qu'un apport accru d'orthosilicates dans la couche superficielle²⁵,²⁶. De plus, l'apport d'eau douce induit un fort gradient vertical d'oxygène dissous (OD) dans ces eaux estuariennes, la couche supérieure présentant généralement une concentration élevée d'OD (6–8 mL L⁻¹)²⁷.
L'intervention relativement limitée qui caractérise les bassins continentaux de Patagonie contraste avec l'exploitation intensive du littoral, notamment par l'aquaculture, un secteur économique clé au Chili. Figurant actuellement parmi les principaux producteurs aquacoles mondiaux, le Chili est le deuxième exportateur de saumon et de truite, et le premier exportateur de moules28. L'élevage du saumon et des moules, qui occupe actuellement environ 2 300 concessions couvrant une superficie totale d'environ 24 000 hectares dans la région, génère une valeur économique considérable dans le sud du Chili29. Ce développement n'est pas sans conséquences environnementales, en particulier dans le cas de l'élevage du saumon, une activité qui contribue à l'apport de nutriments exogènes à ces écosystèmes30. Il a également été démontré qu'il est très vulnérable aux changements climatiques31,32.
Ces dernières décennies, des études menées dans le Pacifique Nord-Ouest ont fait état d'une diminution des apports d'eau douce33 et ont projeté une baisse du débit des cours d'eau durant l'été et l'automne34, ainsi qu'une prolongation des sécheresses hydrologiques35. Ces variations des apports d'eau douce influent sur les paramètres environnementaux immédiats et ont des répercussions en cascade sur la dynamique des écosystèmes. Par exemple, les conditions extrêmes des eaux de surface côtières durant les sécheresses estivales et automnales sont devenues plus fréquentes et ont, dans certains cas, affecté l'aquaculture par le biais de l'hypoxie36, d'une augmentation du parasitisme et de la prolifération d'algues nuisibles32,37,38.
Ces dernières décennies, des études menées dans le Pacifique Nord-Ouest ont fait état d'une diminution des apports d'eau douce33 et ont projeté une baisse du débit des cours d'eau durant l'été et l'automne34, ainsi qu'une prolongation des sécheresses hydrologiques35. Ces variations des apports d'eau douce influent sur les paramètres environnementaux immédiats et ont des répercussions en cascade sur la dynamique des écosystèmes. Par exemple, les conditions extrêmes des eaux de surface côtières durant les sécheresses estivales et automnales sont devenues plus fréquentes et ont, dans certains cas, affecté l'aquaculture par le biais de l'hypoxie36, d'une augmentation du parasitisme et de la prolifération d'algues nuisibles32,37,38.
Les connaissances actuelles sur le déclin des apports d'eau douce dans le Pacifique Nord-Ouest reposent sur l'analyse d'indicateurs hydrologiques39, qui décrivent les propriétés statistiques et dynamiques de séries de données hydrologiques issues d'un nombre limité d'enregistrements à long terme et d'une couverture spatiale minimale. Concernant les conditions hydrographiques correspondantes dans les eaux estuariennes du Pacifique Nord-Ouest ou dans l'océan côtier adjacent, il n'existe pas d'enregistrements in situ à long terme. Compte tenu de 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 une modélisation hydrologique (1990-2020) à des données satellitaires et de réanalyse sur les conditions de surface de la mer (1993-2020). Cette approche poursuit deux objectifs principaux : (1) évaluer les tendances historiques des indicateurs 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 proposons différents types de capteurs intelligents pour le suivi hydrologique et la qualité de l'eau. N'hésitez pas à nous contacter pour toute consultation.
Date de publication : 18 septembre 2024