Les cours d’eau et rivières de la Cordillère des Andes points chauds des émissions de gaz à effet de serre
Une nouvelle étude scientifique menée par des chercheurs de l’Université de Liège montre que les cours d'eau des montagnes andines contribuent à hauteur de 35 % et 72 % aux émissions fluviales de dioxyde de carbone (CO2) et de méthane (CH4) à l'échelle du bassin de l'Amazone, le plus grand fleuve de la planète. Cette étude fait l’objet d’une publication dans la revue Communications Earth & Environment.
L
es rivières et les fleuves contribuent de manière substantielle aux émissions mondiales de dioxyde de carbone (CO2) et de méthane (CH4). Le fleuve Amazone, le fleuve le plus grand de la planète situé en Amérique du sud, joue un rôle important dans les émissions de gaz à effet de serre (GES) d'origine fluviale. «Il s'agit du plus grand fleuve de la planète en termes de débit d'eau douce, explique Alberto Borges, Directeur de recherches FNRS au sein de l’Unité de Recherches FOCUS (Faculté des Sciences) de l’ULiège. On parle d’un débit de 6 600 kilomètres cubes d’eau par an. C’est aussi le plus grand bassin hydrographique avec 6 300 000 km2 de superficie, ce qui est comparable à la taille des États-Unis qui est de 9 834 000 km². Par ailleurs, le fleuve Amazone draine la plus grande forêt tropicale de la planète, ce qui fournit aux rivières de grandes quantités de carbone organique transformé par les microbes en CO2 et CH4, puis émis par les eaux de surface dans l'atmosphère. »
Le fleuve Amazone, qui prend sa source (eaux d’amont) dans la Cordillère des Andes, traverse le Pérou, la Colombie, l’Equateur et le Brésil pour se jetter dans l'océan Atlantique . L'érosion des roches, aux sources du fleuve dans les Andes, est la principale source de particules minérales qui sont transportées sur environ 3 000 km à travers le continent sud-américain jusqu'à l'embouchure du fleuve à Belem, au Brésil, pour se déverser dans l'océan Atlantique.
« Toutes les études menées jusqu'à présent sur les émissions vers l'atmosphère de CO2 et de CH4 par les rivières de l’Amazone ont été réalisées dans les plaines de l'Amazonie centrale, à au moins 1 000 km de la Cordillère des Andes, reprend Alberto Borges, alors que les cours d'eau de montagne montrent des taux d'émission de CO2 et de CH4 très différents de ceux des cours d'eau de plaine. »
Rivières de plaines et ruisseaux de montagne
Il existe trois systèmes fluviaux nichés dans les chaînes de montagne et étalés dans les plaines. Le premier, le ruisseau de montagne, est petit et s'écoule rapidement sur un terrain rocheux et escarpé. Cela favorise un échange physique vigoureux de gaz avec l'atmosphère. Par contre, un terrain escarpé ne permet pas une grande accumulation de sols qui soutiennent la production de CO2 et de CH4 .
Le second système, la rivière de plaine, est large et sinueuse et s’étale sur un terrain plat. L'écoulement plus lent de l'eau ne favorise pas aussi vigoureusement l'échange physique de gaz avec l'atmosphère qu’au niveau des cours d'eau de montagne. La température plus élevée (altitude plus basse) permet toutefois la croissance d'une végétation plus abondante (forêts) et le terrain plat favorise l'accumulation de sols plus épais qu'en montagne. Cela doit favoriser la production et le transport de CO2 et de CH4 vers les cours d'eau de plaine. Enfin, le terrain plat favorise l'apparition de plaines inondables reliées aux rivières de plaine qui alimentent en outre les rivières en CO2 et en CH4.
« Il existe un troisième type de système fluvial, explique Gonzalo Chiriboga, doctorant au sein du Laboratoire d’Océanographie Chimique et premier auteur de l’article. Situé dans les plaines au pied des chaînes de montagnes, on l’appelle "rivière de piémont". D'un point de vue physique, ces cours d’eau ressemblent aux rivières de plaine, mais ils reçoivent des quantités massives de particules provenant des rivières de montagne situées en amont. Ces particules se déposent temporairement, puis sont remises en suspension et transportées plus loin en aval jusqu'à ce qu'elles atteignent l'océan. » Et lorsque les particules se déposent sous forme de sédiments, cela favorise la production de CH4 par fermentation. On pourrait donc, de manière imagée, comparer les rivières de piémont à des usines à CH4 .
Sur la base de ces considérations théoriques, nous devrions nous attendre à ce que les émissions de CO2 et de CH4 soient très différentes dans les cours d'eau de montagne, les rivières de piémont et les rivières de plaine. « Les émissions de CO2 et de CH4 n'ont été mesurées jusqu'à présent que dans les rivières de plaine de l'Amazonie centrale, reprend le jeune chercheur, de sorte qu'il nous manquait des pièces du puzzle potentiellement importantes, ce qui est crucial pour la plus grande rivière de la planète.» Une question qui a été abordée dans la publication récente des deux chercheurs qui présente des données sur les rivières de montagne et de piémont de l'Équateur le long d'un transect d'altitude allant de 175 m à 3990 m. « Nous avons constaté que les rivières de montagne des Andes ont des émissions plus élevées que les rivières de piémont. Nous constatons que les cours d'eau de tête et de piedmont des montagnes andines sont des points chauds d'émission de CO2 et de CH4, avec des intensités de flux considérablement plus élevées que dans les cours d'eau de plaine de l'Amazonie centrale. » Une étude importante qui démontre que, ensemble, les cours d'eau et les rivières des zones de tête et de piedmont des montagnes andines représentent 35 % du CO2 et 72 % du CH4 des émissions fluviales intégrées à l'échelle du bassin.
Financement
Cette recherche a été financée par l'Académie de recherche et d'enseignement supérieur (ARES) dans le cadre de la coopération avec l'Universidad Central del Ecuador.
Référence scientifique
Chiriboga G & AV Borges (2023) Andean headwater and piedmont streams are hot spots of carbon dioxide and methane emissions in the Amazon basin, Communications Earth & Environment, 16 Mars 2023, doi.org/10.1038/s43247-023-00745-1
