Le fonctionnement des cours d’eau est considérablement influencé par la quantité de sédiments qu’ils transportent et l’endroit où ils se déposent. Les sédiments fluviaux – principalement du sable, du limon et de l’argile – jouent un rôle écologique essentiel, car ils fournissent un habitat aux organismes en aval et dans les estuaires. Il est également important pour la vie humaine, en réapprovisionnant en nutriments les sols agricoles des plaines inondables et en atténuant l’élévation du niveau de la mer causée par le changement climatique en apportant du sable aux deltas et aux côtes. Cependant, ces fonctions sont menacées : au cours des 40 dernières années, les humains ont provoqué des changements sans précédent et conséquents dans le transport des sédiments fluviaux, selon une nouvelle étude de Dartmouth publiée dans La science.
À l’aide d’images satellites de la NASA Landsat et d’archives numériques de données hydrologiques, les chercheurs de Dartmouth ont examiné les changements dans la quantité de sédiments transportés vers les océans par 414 des plus grands fleuves du monde de 1984 à 2020.
« Nos résultats racontent l’histoire de deux hémisphères. Le nord a connu des réductions majeures du transport des sédiments fluviaux au cours des 40 dernières années, tandis que le sud a connu de fortes augmentations au cours de la même période », explique l’auteur principal Evan Dethier, boursier postdoctoral à Dartmouth. . « Les humains ont pu modifier les plus grands fleuves du monde à des taux sans précédent dans les récents enregistrements géologiques.
« La quantité de sédiments transportés par les rivières est généralement dictée par des processus naturels dans les bassins versants, comme la quantité de pluie ou s’il y a des glissements de terrain ou de la végétation. Nous constatons que les activités humaines directes submergent ces processus naturels et l’emportent même sur les effets du changement climatique. . »
Les résultats montrent que la construction de barrages massifs au 20e siècle dans le nord hydrologique mondial – Amérique du Nord, Europe/Eurasie et Asie – a réduit de 49 % l’apport mondial de sédiments en suspension dans les rivières aux océans par rapport aux conditions d’avant le barrage. Cette réduction mondiale s’est produite malgré des augmentations importantes de l’apport de sédiments du sud hydrologique mondial – Amérique du Sud, Afrique et Océanie. Là, le transport de sédiments a augmenté sur 36% de ses rivières dans la région en raison d’un changement majeur d’utilisation des terres.
Les changements dans le transport des sédiments dans le sud ont été principalement dus à des changements intensifs d’utilisation des terres, dont la plupart sont associés à la déforestation. Des exemples notables incluent l’exploitation forestière en Malaisie ; l’extraction de l’or alluvionnaire en Amérique du Sud et en Afrique subsaharienne ; l’extraction de sable au Bangladesh et en Inde ; et les plantations de palmiers à huile dans une grande partie de l’Océanie. (Dans des recherches antérieuresDethier a constaté que l’extraction artisanale de l’or au Pérou est associée à une augmentation des niveaux de sédiments en suspension).
Dans le nord, la construction de barrages a été le principal agent de changement pour les rivières au cours des derniers siècles.
« L’une des motivations de cette recherche a été l’expansion mondiale de la construction de grands barrages », déclare le co-auteur Francis Magilligan, professeur de géographie et titulaire de la chaire Frank J. Reagan ’09 d’études politiques à Dartmouth, qui étudie les barrages et les barrages. suppression. « Aux États-Unis seulement, il y a plus de 90 000 barrages répertoriés dans l’inventaire national des barrages. » Magilligan dit: « Une façon de penser à cela est que nous, en tant que nation, avons construit, en moyenne, un barrage par jour depuis la signature de la déclaration d’indépendance. »
Les rivières sont responsables de la création de plaines inondables, de bancs de sable, d’estuaires et de deltas en raison des sédiments qu’elles transportent. Cependant, une fois qu’un barrage est installé, cet approvisionnement en sédiments, y compris ses nutriments, est souvent interrompu.
Aux États-Unis et dans d’autres pays de l’hémisphère nord, cependant, de nombreux barrages ont plus d’un demi-siècle et moins de barrages sont construits au 21e siècle. En conséquence, les baisses récentes du transport des sédiments sont relativement minimes. La construction de barrages en Eurasie et en Asie au cours des 30 dernières années, en particulier en Chine, a entraîné des réductions continues du transport mondial des sédiments.
« Pour les pays de faible altitude (pays qui vivent au niveau, près ou en dessous du niveau de la mer) dans les régions du delta, l’apport de sédiments provenant des rivières a, dans le passé, été en mesure d’aider à compenser les effets de l’élévation du niveau de la mer due au changement climatique », a déclaré Magilligan. , « mais maintenant vous avez le double facteur de diminution des sédiments dû à la construction de barrages et à l’élévation du niveau de la mer. » Il dit : « C’est particulièrement inquiétant pour les endroits densément peuplés comme le Vietnam, où l’approvisionnement en sédiments a été considérablement réduit par l’activité des barrages le long du Mékong ».
Les résultats au nord sont saisissants et pourraient présager de futurs changements à venir pour le sud, puisque l’étude rapporte que plus de 300 barrages sont prévus sur les grands fleuves d’Amérique du Sud et d’Océanie. Le fleuve Amazone transporte plus de sédiments que tout autre fleuve au monde et constitue une cible majeure pour ces barrages.
« Les rivières sont des indicateurs assez sensibles de ce que nous faisons à la surface de la Terre – elles sont en quelque sorte comme un thermomètre pour le changement d’utilisation des terres », déclare le co-auteur Carl Renshaw, professeur émérite de la famille Evans en sciences de la Terre à Dartmouth. « Pourtant, pour les rivières de l’hémisphère nord, les barrages bloquent maintenant ce signal pour les sédiments qui arrivent dans l’océan. »
Renshaw dit : « Il est bien établi qu’il y a une crise de perte de sol aux États-Unis, mais nous ne la voyons tout simplement pas dans le dossier d’exportation de sédiments parce que tout se coince derrière ces barrages, alors que nous pouvons voir le signal pour les rivières dans le monde. sud. »
Dethier déclare : « Dans de nombreux cas à travers le monde, nous avons construit notre environnement autour des rivières et de leur fonctionnement, pour une utilisation dans l’agriculture, l’industrie, les loisirs et le tourisme, et les transports, mais lorsque l’activité humaine perturbe soudainement le fonctionnement des rivières, il peut devenir difficile de s’adapter en temps réel à de tels impacts. »
La façon dont les barrages retiennent les sédiments et la façon dont l’utilisation des terres augmente l’érosion en aval sont des principes que les chercheurs espèrent pouvoir utiliser pour éclairer les décisions de planification et les politiques d’utilisation des terres et de gestion de l’environnement dans les zones riveraines et côtières à l’avenir.
Evan N. Dethier et al, Changements rapides du flux global de sédiments en suspension dans les rivières par les humains, La science (2022). DOI : 10.1126/science.abn7980