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Posté par Adrien le Jeudi 14/08/2014 à 12:00
Barrages tropicaux: le bullage domine les émissions de méthane
Pour la première fois, les émissions de méthane par bullage des barrages tropicaux ont été précisément quantifiées, ce qui a permis de découvrir que ce mode d'émission dépend à la fois du niveau d'eau dans le barrage, sous contrôle de la mousson (La mousson est le nom d'un système de vents périodiques des régions tropicales, actif particulièrement dans l'océan Indien et l'Asie du Sud. Le mot mousson provient (par le portugais) de l'arabe mawsim qui...), et des variations de pression atmosphérique (La pression atmosphérique est la pression de l'air en un point quelconque d'une atmosphère.) journalières. Les barrages tropicaux émettraient plus de 10 % du méthane (Le méthane est un hydrocarbure de formule brute CH4. C'est le plus simple composé de la famille des alcanes. C'est un gaz que l'on trouve à l'état naturel et qui est produit par des organismes vivants. Il est principalement...) d'origine anthropique, mais leurs émissions restent encore très mal quantifiées. Dans cette étude, un nouveau système automatisé de mesure en continu des flux (Le mot flux (du latin fluxus, écoulement) désigne en général un ensemble d'éléments (informations / données, énergie, matière, ...) évoluant dans un sens commun. Plus...) de méthane a été déployé sur le lac (En limnologie, un lac est une grande étendue d'eau située dans un continent où il suffit que la profondeur, la superficie, ou le volume soit suffisant pour provoquer une stratification, une zonation, ou une...) de retenue du plus grand barrage (Un barrage est un ouvrage d'art construit en travers d'un cours d'eau et destiné à réguler l'écoulement naturel de l'eau pour permettre l'écoulement recherché.) d'Asie (L'Asie est un des cinq continents ou une partie des supercontinents Eurasie ou Afro-Eurasie de la Terre. Il est le plus grand continent (8,6 % de la surface totale terrestre ou 29,4 % des...) du Sud-Est (Le sud-est est la direction à mi-chemin entre les points cardinaux sud et est. Le sud-est est opposé au nord-ouest.). Les résultats de ces travaux, menés par des chercheurs du Laboratoire d'aérologie (CNRS/Université Toulouse III Paul Sabatier) et du laboratoire Géosciences Environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux écologiques actuels, le terme environnement tend actuellement à...) Toulouse (CNRS/Université Toulouse III Paul Sabatier/IRD), sont publiés dans la revue Biogeosciences le 13 août 2014.


Le lac de retenue du barrage de Nam Theun 2, au Laos.
© Dominique Serça

Depuis une dizaine d'années, on sait que les barrages hydroélectriques des régions tropicales constituent une source significative de méthane (CH4), un gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas de forme...) à effet de serre (L'effet de serre est un processus naturel qui, pour une absorption donnée d'énergie électromagnétique, provenant du Soleil (dans le cas des corps du système solaire) ou d'autres étoiles (dans...) bien plus puissant que le dioxyde de carbone (Le dioxyde de carbone (appelé parfois, de façon impropre « gaz carbonique ») est un composé chimique composé d'un atome de carbone et de deux atomes d'oxygène et dont la formule brute est : CO2.) (1). Le méthane est produit par des bactéries (Les bactéries (Bacteria) sont des organismes vivants unicellulaires procaryotes, caractérisées par une absence de noyau et d'organites. La plupart des bactéries possèdent une paroi cellulaire glucidique, le peptidoglycane. Les...) qui décomposent la matière organique (La matière organique (MO) est la matière carbonée produite en général par des êtres vivants , végétaux, animaux, ou micro-organismes. Il s'agit par exemple des glucides, protides et lipides. À la...) des sols et de la végétation (La végétation est l'ensemble des plantes (la flore) sauvages ou cultivées qui poussent sur une surface donnée de sol, ou dans un milieu...) inondée lors de la mise en eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.). Les barrages des régions tropicales relâcheraient dans l'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :) entre 1 et 18% du méthane lié aux activités humaines (2).

Mais ces émissions sont encore mal quantifiées car seul un faible nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de barrages a été étudié, et toutes les voies d'émission n'ont pas été prises en compte. En effet, le méthane peut s'échapper du réservoir dans l'atmosphère par diffusion (Dans le langage courant, le terme diffusion fait référence à une notion de « distribution », de « mise à disposition » (diffusion d'un produit, d'une information), voire de...) (lorsque du gaz dissous dans l'eau atteint l'atmosphère), ou par bullage (quand de grosses bulles de gaz remontent du fond et éclatent à la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est...) de l'eau), mais aussi à l'aval des turbines, par dégazage (les remous accélère le transfert du méthane dissous vers l'atmosphère). Or actuellement, seule la diffusion est étudiée systématiquement, les autres voies l'étant rarement.


Station micrométéorologique, assurant une mesure continue du flux de méthane.
© Dominique Serça

Le barrage de Nam Theun 2 (le plus grand du Sud-est asiatique), au Laos, a été étudié par le groupe de chercheurs avant même sa mise en eau, en mai 2008, et depuis lors. En plus des méthodes classiques (chambres flottantes qui capturent les émanations gazeuses causées par la diffusion ; entonnoirs submergés qui piègent les bulles), ils ont pour la première fois mis en ?uvre une méthode innovante de mesure des émissions totales de méthane. Concrètement, une station micrométéorologique déployée sur le lac de retenue de 450 km² capte en continu la vitesse (On distingue :) verticale (La verticale est une droite parallèle à la direction de la pesanteur, donnée notamment par le fil à plomb.) du vent (Le vent est le mouvement d’une atmosphère, masse de gaz située à la surface d'une planète. Les vents les plus violents connus ont lieu sur Neptune et sur Saturne. Il est essentiel à tous les phénomènes...) et la concentration de CH4, ce qui permet de calculer le flux de méthane (3) en provenance du lac. Contrairement aux méthodes classiques, qui nécessitent une présence humaine, ces stations sont automatisées et assurent des mesures à intervalles de 30 minutes ( Forme première d'un document : Droit : une minute est l'original d'un acte. Cartographie géologique ; la minute de terrain est la carte originale, au crayon, levée sur le terrain. ...) 24h sur 24.

En réalisant ces mesures sur le barrage de Nam Theun 2, les scientifiques ont montré que le bullage a représenté 60 à 80 % des émissions totales de la retenue d'eau dans les premières années qui ont suivi la mise en eau du barrage.


Les entonnoirs submergés piègent les bulles de méthane remontant du fond du lac.
© Dominique Serça

Par ailleurs, l'intensité du bullage varie à la fois à l'échelle de la journée et de manière saisonnière. C'est au cours des quatre mois (Le mois (Du lat. mensis «mois», et anciennement au plur. «menstrues») est une période de temps arbitraire.) de la saison (La saison est une période de l'année qui observe une relative constance du climat et de la température. D'une durée d'environ trois mois (voir le tableau Solstice et...) sèche chaude (de mi-février à mi-juin) que les émissions sont maximales, car le niveau d'eau est alors bas. Le rythme journalier, quant à lui, est contrôlé par la pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée à la surface sur laquelle elle s'applique.) atmosphérique: lors des deux chutes de pression quotidiennes (en milieu de journée et en milieu de nuit), le bullage de CH4 augmente. Des données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) journalières de pression atmosphérique et de niveau d'eau ont donc permis de reconstruire, grâce à un modèle statistique (Une statistique est, au premier abord, un nombre calculé à propos d'un échantillon. D'une façon générale, c'est le résultat de l'application d'une méthode...), les émissions par bullage sur une période continue de quatre années (2009-2013) pour laquelle on ne disposait pas nécessairement de mesures d'émission directe.

Les résultats obtenus soulignent l'importance de mesures très fréquentes des flux de méthane. Ils montrent aussi que le processus de bullage, et donc la quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre manière de dénommer la valeur d’une collection ou un groupe...) de méthane émise par les barrages tropicaux pendant leurs premières années de fonctionnement, ont très certainement été sous-estimés jusqu'à présent. Prochaine étape pour les chercheurs: parvenir à quantifier tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) aussi précisément la diffusion à la surface du réservoir et les émissions en aval du barrage pour compléter le bilan des émissions de méthane par ce barrage, et mieux évaluer leur contribution à l'effet de serre (Une serre est une structure généralement close destinée à la production agricole. Elle vise à soustraire aux éléments climatiques les cultures produites pour l'alimentation ou le...) à l'échelle de la planète (Une planète est un corps céleste orbitant autour du Soleil ou d'une autre étoile de l'Univers et possédant une masse suffisante pour que sa gravité la maintienne en...).

Notes:

(1) le potentiel de réchauffement global sert à estimer la contribution d'un gaz au réchauffement (en fonction de sa capacité à bloquer le rayonnement (Le rayonnement, synonyme de radiation en physique, désigne le processus d'émission ou de transmission d'énergie impliquant une particule porteuse.) infrarouge (Le rayonnement infrarouge (IR) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde supérieure à celle de la lumière visible mais plus courte que celle des micro-ondes.) de la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est la plus grande et la...) et de sa durée de vie (La vie est le nom donné :) dans l'atmosphère). A l'échelle de 100 ans, il est de 28 pour le méthane, contre 1 pour le dioxyde de carbone (Le carbone est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole C, de numéro atomique 6 et de masse atomique 12,0107.).

(2) le reste des émissions anthropiques de méthane provenant de l'agriculture (élevage et rizières), de l'exploitation des hydrocarbures, et des déchets et eaux usées.

(3) le flux de méthane désigne la quantité de CH4 émis par m² et par jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil...).


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Source: CNRS