La circulation du carbone organique dissous des bassins versants vers les océans

Publié par Isabelle le 18/11/2020 à 13:00
Source: CNRS INEE

Flux moyens de carbone organique dissous exportés par les grands bassins versants vers les océans sur les deux dernières décennies
Les grands bassins versants de la planète constituent un système clé dans les transferts de carbone (Le carbone est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole C,...) organique (La chimie organique est une branche de la chimie concernant la description et l'étude d'une grande...) vers les océans (Océans stylisé Ωcéans est un documentaire français réalisé par...) car ils régissent l'activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.) biologique des écosystèmes estuariens, côtiers et océaniques. Pour la première fois, une étude parue dans Global and Planetary Change proposée par des chercheurs du Laboratoire Ecologie Fonctionnelle (En mathématiques, le terme fonctionnelle se réfère à certaines fonctions....) et Environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et...) (CNRS / Univ. Toulouse Paul Sabatier (Paul Sabatier (5 novembre 1854 à Carcassonne, France - 14 août 1941...) / Toulouse INP) a estimé les flux (Le mot flux (du latin fluxus, écoulement) désigne en général un ensemble d'éléments...) de carbone organique dissous exportés par les grands fleuves de la planète (Une planète est un corps céleste orbitant autour du Soleil ou d'une autre étoile de...) vers les océans au pas de temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le...) journalier, ce qui permet de capturer au plus près les flux dans des bassins versants complexes sous influence anthropique ou présentant des crues rapides.

Le carbone organique dissous (COD) est l'une des deux formes de carbone organique avec le carbone organique particulaire (COP). Les apports fluviaux de COD vers les océans à l'échelle de la planète sont déterminants dans la dynamique (Le mot dynamique est souvent employé désigner ou qualifier ce qui est relatif au mouvement. Il...) du carbone des estuaires et des réseaux trophiques océaniques. De fait, les communautés microbiennes consomment du COD et le stock de COD global océanique représente l'un des plus grands réservoirs réactifs de carbone à l'échelle mondiale.

Étant donné que divers processus à court terme affectent le COD tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou...) au long du cycle hydrologique, les précédentes estimations des exports de COD par les fleuves sur la base d'exportations interannuelles peuvent ne pas refléter les flux réels exportés, en particulier dans les bassins versants présentant des dynamiques hydrologiques variables et rapides. La prise en compte des concentrations de COD et des débits associés au pas de temps journalier dans les modèles doit améliorer les estimations des flux globaux vers les océans. C'est ce sur quoi s'est penché une équipe de scientifiques du Laboratoire Ecologie Fonctionnelle et Environnement (CNRS / Univ. Toulouse Paul Sabatier / Toulouse INP) et parue dans la revue Global and Planetary Change.

Le modèle générique a été développé sur la base d'un grand nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre...) de données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent...) rassemblées à partir de nombreuses études antérieures et de bases de données mondiales sur plus de 340 exutoires de bassins versants incluant les plus grands fleuves du monde (Le mot monde peut désigner :) et représentant une exportation de plus de 70 % des débits mondiaux, ce qui est représentatif des bassins versants exoréiques de la planète. Ce modèle a ensuite été calibré et validé pour chaque bassin versant (Un bassin versant ou bassin hydrographique est une portion de territoire délimitée par des lignes...). Puis, à l'aide de relations simples entre les paramètres du modèle et des variables environnementales susceptibles de contrôler les flux de COD (stock de carbone organique dans les sols, précipitations annuelles, température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et...) moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de...) de l'air) et des débits journaliers sur plus de 340 bassins versants exoréiques, les exports globaux de COD vers les océans ont pu être estimés au pas de temps journalier sur les deux dernières décennies.

Un export de 130 TgC.an-1 de COD a pu être estimé avec une contribution plus importante des fleuves tropicaux (49,5 %) et des fleuves influencés par un climat (Le climat correspond à la distribution statistique des conditions atmosphériques dans une...) continental (33,3 %). L'apport du pas de temps journalier permet d'affiner la quantification sur les bassins versants à forte variabilité hydrologique, présentant notamment des crues rapides comme le Rhône (Le Rhône est un fleuve d'Europe. Long de 812 kilomètres, il prend sa source, dans le...), le Murray ou l'Ienisseï (L'Ienisseï (en russe : Енисей) est un fleuve de...) (voir Figure).


Flux moyens de carbone organique dissous exportés par les grands bassins versants vers les océans sur les deux dernières décennies:
a) flux au pas de temps journalier (TgC.j-1) par type de climat ;
b) flux moyens annuels par bassin versant (En géomorphologie, un versant est une surface topographique inclinée, située entre...) (TgC.an-1)

En considérant les incertitudes des relations entre paramètres et variables environnementales, l'export de COD vers les océans serait d'environ 160 TgC.an-1, ce qui serait dans la fourchette basse des estimations faites dans les études antérieures (160-450 TgC.an-1). Grâce à cette approche au pas de temps journalier, le modèle est capable de représenter les crues rapides, un avantage que n'ont pas la plupart des études précédentes. Dans un contexte (Le contexte d'un évènement inclut les circonstances et conditions qui l'entourent; le...) de changement climatique qui affecte grandement les cycles biogéochimiques et particulièrement les écosystèmes aquatiques mais aussi les dynamiques hydrologiques, ces résultats devront permettre d'évaluer par la suite l'impact des modifications des stocks de carbone organique, des précipitations et des températures de l'air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et...) sur les flux de COD exportés vers les océans et ainsi d'appréhender les effets à court et long terme sur les grands cycles biogéochimiques océaniques.

Références:
C. Fabre, S. Sauvage, J.L. Probst, J.M. Sánchez-Pérez,
Global-scale daily riverine DOC fluxes from lands to the oceans with a generic model, Global and Planetary Change,
doi: 10.1016/j.gloplacha.2020.103294.

Contacts:
- Clément Fabre - Laboratoire Ecologie Fonctionnelle et Environnement (ECOLAB - CNRS/Univ Toulouse Paul Sabatier/INP Toulouse) - clement.fabre at ensat.fr
- José Miguel Sanchez Pérez - Laboratoire Ecologie Fonctionnelle et Environnement (CNRS/Univ Toulouse Paul Sabatier/INP Toulouse) - jose.sanchez at univ-tlse3.fr
- Catherine Donati - Correspondante communication (La communication concerne aussi bien l'homme (communication intra-psychique, interpersonnelle,...) - Laboratoire Ecologie Fonctionnelle et Environnement (CNRS/Univ Toulouse Paul Sabatier/INP Toulouse) - catherine.donati at univ-tlse3.fr
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