Canicules, sécheresses, inondations, feux de forêt, les conséquences du changement climatique s’accroissent et modifient notre environnement. Un excellent exemple est la campagne dans le bassin versant du réservoir de Rappbode dans la région orientale du Harz. Il s’agit du plus grand réservoir d’eau potable d’Allemagne et fournit de l’eau potable à environ 1 million de personnes.
De longues périodes de sécheresse au cours des années de 2015 à 2020 ont si gravement affaibli la population d’arbres dans la région du Harz que des parasites tels que les scolytes ont pu se propager. Cela a encore exacerbé l’effet : les arbres ont été davantage endommagés et sont rapidement morts.
« Au cours des quatre dernières années, le bassin versant de Rappbode, caractérisé par des conifères, principalement des épicéas, a perdu plus de 50% de sa forêt », déclare l’hydrologue de l’UFZ et dernier auteur, le professeur Michael Rode. « Ce dépérissement forestier massif progresse rapidement et est dramatique. Cela aura des conséquences sur le réservoir d’eau potable. »
Les forêts jouent un rôle clé dans le cycle de l’eau. Ils filtrent l’eau et lient les nutriments et sont donc nécessaires pour une bonne qualité de l’eau. Moins il y a de nutriments, c’est-à-dire de composés azotés ou phosphoreux, contenus dans l’eau du réservoir, mieux c’est pour le traitement de l’eau potable. « Cela rend plus difficile le développement des algues, ce qui rend le traitement de l’eau potable dans les aqueducs plus rentable et plus facile », explique le chercheur et co-auteur du lac UFZ, le Dr Karsten Rinke.
« La gestion des éléments nutritifs dans les zones de conservation de l’eau est donc très importante. Au cours des dernières décennies, des concepts à long terme avec une coopération étroite entre la forêt et la gestion de l’eau ont fait progresser le développement de vastes zones forestières dans le bassin versant du réservoir de Rappbode. » Le dépérissement rapide des forêts dans la région orientale du Harz est désormais un sujet de grave préoccupation pour les exploitants de réservoirs et d’aqueducs.
Stimulée par ce développement, l’équipe de l’UFZ a étudié les effets de la déforestation induite par le climat sur la qualité de l’eau du réservoir dans leur étude de modèle. Cette étude s’est basée sur les données du réseau d’observatoires environnementaux TERENO (Observatoires de l’environnement terrestre), auquel l’UFZ participe avec l’Observatoire des basses terres du Harz/Central German.
« Nous avons pu accéder à des données environnementales sur une période de plus de dix ans, ce qui nous a fourni un ensemble solide de données », explique le Dr Xiangzhen Kong, également scientifique environnemental de l’UFZ et auteur principal de l’étude. L’équipe a utilisé les données du projet international ISIMIP (Inter-ectoriel Impact Model Intercomparison Project) pour prévoir les futurs changements climatiques.
« Nous avons d’abord introduit ces données dans un modèle afin d’estimer les effets liés au climat sur l’équilibre des éléments nutritifs dans le bassin versant », explique Kong. « Les données résultantes ont ensuite été traitées dans un modèle d’écosystème réservoir avec lequel nous avons pu déterminer les effets de différents scénarios de déforestation sur la qualité de l’eau prévue pour 2035.
Le réservoir de Rappbode est alimenté par trois bassins versants différents, dont deux ont été inclus dans l’étude. « Le bassin versant de Hassel est caractérisé par l’agriculture, tandis que celui du Rappbode est principalement forestier – du moins c’était le cas avant la mort des forêts d’épicéas », explique Kong.
Avant que l’eau des deux bassins versants ne s’écoule dans le grand réservoir de Rappbode, elle est d’abord retenue par un pré-barrage en amont. L’influence agricole se traduit par une teneur en éléments nutritifs nettement plus élevée dans l’eau du pré-barrage de Hassel que dans le pré-barrage de Rappbode.
« Nous avons pu démontrer que, pour une déforestation anticipée allant jusqu’à 80 %, le pré-barrage de Rappbode connaîtra une augmentation de 85 % de la concentration de phosphore dissous et une augmentation de plus de 120 % de la concentration d’azote en seulement 15 ans. Le pré-barrage de Rappbode atteindra ainsi presque les mêmes niveaux de nutriments que le pré-barrage de Hassel », déclare Kong.
Cela se traduira par une augmentation de plus de 80 % des diatomées et de plus de 200 % d’augmentation des algues vertes dans le pré-barrage de Rappbode. Ces résultats mettent en évidence la nécessité à venir d’un large éventail d’adaptations dans la gestion de l’eau potable.
« L’apport d’éléments nutritifs dans les zones de captage des réservoirs devrait être réduit encore plus qu’auparavant, les projets de reboisement avec des espèces d’arbres résistantes à la sécheresse devraient être davantage encouragés et les aqueducs devraient être adaptés aux développements imminents avec des stratégies sélectives d’élimination de l’eau », déclare Rode. « Et ce qui reste important et doit encore être augmenté : une surveillance environnementale étendue et granulaire. »
Les résultats pour le réservoir de Rappbode peuvent être appliqués à d’autres zones de captage de réservoir dans des régions similaires. « Le dépérissement des forêts en tant que conséquence indirecte du changement climatique a un effet plus prononcé sur la qualité de l’eau du réservoir que les effets directs du changement climatique tels que l’élévation de la température de l’eau. Nous avons en fait été surpris par l’ampleur de cet effet », déclare Kong.
Les conclusions ont été publiées dans Recherche sur l’eau.
Xiangzhen Kong et al, La détérioration de la qualité de l’eau des réservoirs due à la déforestation met l’accent sur les effets indirects du changement global, Recherche sur l’eau (2022). DOI : 10.1016/j.watres.2022.118721