À mesure que le changement climatique progresse, la hausse des températures pourrait avoir un impact plus important sur le ruissellement d’azote des terres vers les lacs et les cours d’eau que les augmentations prévues des précipitations totales et extrêmes pour la plupart des États-Unis continentaux, selon de nouvelles recherches d’une équipe de climatologues de Carnegie dirigée par Gang Zhao et Anna Michalak publié dans le Actes de l’Académie nationale des sciences.
Les conditions prédites par ces découvertes sont à l’opposé des dernières décennies, au cours desquelles l’augmentation des précipitations a dépassé le réchauffement et conduit à une plus grande pollution aquatique par l’azote. Comprendre les rôles relatifs des changements de température et de précipitations est essentiel pour concevoir des stratégies de gestion de la qualité de l’eau qui résistent au changement climatique tout en garantissant un approvisionnement durable en nourriture et en eau.
L’activité humaine a complètement modifié la façon dont l’azote se déplace dans les systèmes aquatiques, terrestres et atmosphériques de la planète. L’azote provenant des lavages d’engrais dans les cours d’eau, et en excès, peut entraîner des proliférations d’algues productrices de toxines ou des zones mortes à faible teneur en oxygène appelées hypoxie. Au cours des derniers étés, de grandes proliférations d’algues dans les régions lacustres et côtières des États-Unis ont fait l’objet d’une large couverture médiatique.
Anna Michalak de Carnegie et son équipe ont passé la dernière décennie à étudier comment le changement climatique affectera le ruissellement d’azote et les risques ultérieurs posés à la qualité de l’eau. L’une des plus grandes questions pour ceux qui s’efforcent de comprendre et de prévenir les graves dégradations de la qualité de l’eau est l’équilibre entre la façon dont les changements de température et les changements de précipitations affecteront la capacité de la pollution azotée à pénétrer dans les cours d’eau à risque.
« Les systèmes complexes du sol et aquatiques à travers lesquels l’azote se déplace, les transformations chimiques qu’il subit en cours de route et les différentes manières dont les changements de température et de précipitations affecteront ces processus font de la gestion des nutriments un grand défi », a expliqué Zhao.
Par exemple, les précipitations moyennes et extrêmes affectent la quantité d’azote qui s’écoule des terres vers les cours d’eau, ainsi que le temps qu’il faut pour que l’azote atteigne les lacs ou les zones côtières, où il peut éventuellement créer des conditions dangereuses. La température a également un impact indirect sur la quantité d’azote qui se retrouve dans les cours d’eau, car le réchauffement des températures augmente l’évaporation, l’empêchant de pénétrer dans les cours d’eau. De plus, la température affecte la façon dont l’azote interagit avec la vie microbienne dans le sol et les sédiments, le piégeant potentiellement là-bas ou modifiant son cours.
« Bien que les impacts des changements induits par le changement climatique dans les régimes de précipitations aient été explorés, l’effet des augmentations de température sur le mouvement de l’azote dans les rivières n’a pas été quantifié à l’échelle continentale jusqu’à présent en raison d’un manque de données disponibles », a ajouté Zhao.
Zhao, Michalak et leurs collègues de Carnegie Julian Merder et Tristan Ballard ont analysé plusieurs décennies de données sur le suivi du mouvement de l’azote à travers les systèmes fluviaux à travers les États-Unis continentaux et les ont utilisées pour projeter les trajectoires futures du mouvement de l’azote dans des scénarios de changement climatique. Ils ont déterminé que la hausse des températures compensera probablement, voire diminuera, la quantité d’azote en excès rejetée dans les rivières pour la majorité des États-Unis, malgré une augmentation prévue des précipitations.
Ces résultats vont à l’encontre des dernières décennies, lorsque les précipitations étaient le facteur dominant par rapport à la température pour déterminer la quantité d’azote qui s’accumulait dans les cours d’eau américains. Zhao, Michalak et leurs collègues affirment que ce travail constitue une base de référence essentielle pour les recherches futures sur l’interaction entre le cycle de l’azote et le changement climatique.
« Notre recherche illustre les façons complexes et parfois surprenantes dont le changement climatique affecte les systèmes dynamiques de notre planète », a conclu Michalak. « Démêler les différents facteurs qui modifient les impacts du changement climatique sur la qualité de l’eau aidera les agriculteurs, les gestionnaires des terres et les décideurs politiques à poursuivre les meilleures stratégies possibles pour garantir que nous préservons la qualité de l’eau, tout en assurant simultanément une production alimentaire et un approvisionnement en eau durables. »
Plus d’information:
Gang Zhao et al, Le réchauffement peut compenser l’impact des changements de précipitations sur la charge d’azote fluvial, Actes de l’Académie nationale des sciences (2023). DOI : 10.1073/pnas.2220616120