Escapades africaines par les océanographes liégeois
Hubert Damas et Alberto Borges, tous deux biologistes marins à l’Université de Liège, ont mené des recherches sur la compréhension de la dynamique des lacs africains Kivu, Édouard et Ndagala (notamment). Quatre vingts années séparent leurs études, pourtant ces lacs continuent à délivrer des résultats scientifiques novateurs et inattendus.
H
ubert Damas, nommé chef de travaux du service de zoologie de l’ULiège en 1945, figure parmi les chercheurs qui ont fait la renommée de l’ULiège dans le domaine de la biologie marine et océanographique, notamment au travers des recherches qu’il a mené suite à des missions en Afrique afin de décrire la chimie et l’écologie des lacs Kivu, Edouard et Ndagala. Alberto Borges, Directeur de recherches FNRS au sein de l’Unité de recherches FOCUS (Faculté des Sciences) de l’ULiège, a aussi effectué des recherches dans le lac Edouard.
« A l’époque, le Professeur Damas avait décrit suite à ses analyses au Kivu, une « sorte de mer morte au fond du lac » riche en sulfure d’hydrogène, de dioxyde de carbone (CO2) et de méthane (CH4), explique Alberto Borges. Ses travaux sur les lacs africains ont fait référence pendant de nombreuses décennies. » Les recherches d’Alberto Borges, qui portent sur la dynamique du CO2, CH4 et protoxyde d’azote (N2O) dans les océans, les lacs et les rivières, ont suivi, par pure coïncidence les travaux de son prédécesseur lorsqu’il a commencé à travailler sur le lac Kivu en 2007, en collaboration avec le Professeur Jean-Pierre Descy de l’Université de Namur. Depuis, il a également échantillonné d’autres grands lacs Africains dont le lac Ndagala et le lac Edouard (2016-2019). Dans un article sur le lac Edouard récemment publié, il a même utilisé dans son analyse les données de température obtenues dans ce même lac par Hubert Damas 80 ans plus tôt.
« La comparaison de données de température actuelles avec celles de Damas en 1935 montre que les eaux du lac Edouard se sont réchauffées au taux attendu par le réchauffement global à long terme, reprend Alberto Borges. Bien que pertinent, il s’agit d’un détail anecdotique de cette recherche dont le thème central porte sur la dynamique du CO2, CH4 et N2O dans les lacs Edouard et George. » Cet article montre d’une part que les valeurs de CO2 et CH4 dans les lacs tropicaux africains sont très différentes de celles dans les lacs boréaux et tempérés. D’autre part, ce travail montre que les émissions de CO2, CH4 et N2O ont des « moments chauds » avec des pics lors du brassage des eaux du lac Edouard pendant des orages (fréquents sous les tropiques). « Ceci est très différent de ce que l’on connaissait des lacs tempérés et boréaux. Lorsque les eaux de surface d’un lac se réchauffent au printemps et en été, cela crée une couche d’eau en surface en contact avec l’atmosphère (dite couche de mélange) séparée physiquement par ce que l’on appelle une stratification thermique de la couche du fond du lac, isolée de l’atmosphère. » Dans cette couche du fond, les gaz tels que CO2, CH4 et N2O s’accumulent. Lorsque cette stratification est brisée par le brassage des eaux, la couche de surface se mélange avec la couche du fond, et les gaz à effet de serre sont émis vers l’atmosphère.
Par contre, dans les lacs tempérés (comme en Belgique) cette stratification est très forte en été, car les eaux de surface sont fort réchauffées par le soleil alors que les eaux du fond gardent la température qu’elles avaient à la fin de l’hiver. « La différence de température entre la surface et le fond est très élevée, typiquement de l’ordre de 10°C. Cela crée une barrière physique très forte qui ne peut être détruite qu’en automne lorsque les de surface se refroidissent et que les tempêtes automnales brassent les eaux. » Il y a alors un pic d’émission de CO2, CH4 et N2O, unique qui ne produit qu’en automne. Dans les lacs boréaux le gel de la surface du lac en hiver provoque une accumulation de gaz sous la glace. Il y a un pic supplémentaire d’émission de CO2, CH4, et N2O lors de la fonte de la glace à la fin de l’hiver.
« Cette dynamique est très différent dans les lacs africains, car ils subissent un été tropical sans fin. Donc la différence de température entre les eaux de surface et les eaux du fond est beaucoup plus faible, typiquement de l’ordre d’à peine 1°C. Dans ce cas, le moindre orage, permet un brassage suffisant pour mélanger les eaux de surface et du fond, et provoque aussi un pic d’émission de CO2, CH4 et N2O. » Mais dans ce cas, il ne se produit pas qu’un ou deux pics mais des rafales de pics d’émission au gré des orages qui sont fréquents pendant la saison des pluies, par opposition au « one shot » en zone tempérée ou au « two shots » en zone boréale. Le travail d’Alberto Borges est le premier à montrer et quantifier ce phénomène. Ce travail s’inscrit dans ce qui ressemble à une tradition des océanographes liégeois qui aiment débusquer les bizarreries des lacs africains, avec un goût prononcé pour les gaz à effet de serre.
Financement
Cette recherche a été financée par le programme BRAIN-Be de la Politique Scientifique Fédérale Belge (BELSPO) dans le cadre du projet HIPE (Human impacts on ecosystem health and resources of Lake Edward, 2015-2021).
Références scientifiques
Borges AV, W Okello, S Bouillon, L Deirmendjian, A Nankabirwa, E Nabafu, T. Lambert, J-P Descy & C Morana (2023) Spatial and temporal variations of dissolved CO2, CH4 and N2O in Lakes Edward and George (East Africa). Journal of Great Lakes Research, doi: 10.1016/j.jglr.2022.11.010q.
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Références des travaux de Hubert Damas dans les grands lacs Africains
Damas, H., 1937. Recherches hydrobiologiques dans les lacs Kivu, Edouard, et Ndalaga. Explor. Part Natl. Albert, Mission H. Damas (1935-36), Fast. I., 128 p. Inst. Parts Natl. Congo Belge.
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Damas, H., 1938. La stratification thermique et chimique des lacs Kivu Édouard et Ndalaga (Congo Belge), SIL Proceedings, 1922-2010, 8:3, 51-68.
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