Le détroit de Long Island à New York s’acidifie pendant les sécheresses

Le détroit de Long Island (LIS) de l’État de New York est un important bras de mer et estuaire de l’océan Atlantique Nord, qui est fortement urbanisé en raison de sa proximité avec la ville. Cette activité quotidienne de transport de passagers, de pêche et de cargos a eu des conséquences importantes sur le paysage marin de la région, entraînant une dégradation de l’environnement qui affecte la flore et la faune qui y vivent.

Au-delà de la pollution sonore due au trafic maritime intense, la pollution chimique et nutritive a conduit à l’eutrophisation, où l’enrichissement des eaux de surface augmente la productivité primaire et provoque la prolifération d’algues.

Le métabolisme microbien de ces algues, lorsqu’elles meurent, consomme de grandes quantités d’oxygène, réduisant ainsi la quantité d’oxygène dissous dans la colonne d’eau inférieure pour les autres consommateurs. L’hypoxie des eaux de fond qui en résulte peut s’avérer difficile à la survie de tous les autres organismes vivant sous la surface et conduit à une mortalité massive, ce qui a été particulièrement observé chez les poissons.

L’eutrophisation a également été liée à l’acidification des eaux ambiantes et fait l’objet de nouvelles recherches publié dans Les frontières de la science marine. Lauren Barrett, chercheuse en doctorat à l’Université du Connecticut, et ses collègues ont étudié l’impact de l’acidification induite par l’eutrophisation sur le système de carbonate marin du LIS. Ici, l’enrichissement en nutriments est principalement constitué d’azote provenant des dépôts atmosphériques, des rejets d’eaux usées et du ruissellement d’engrais.

Pour étudier cette question, les chercheurs ont échantillonné le LIS occidental à plusieurs reprises entre 2020 et 2022 afin de saisir les changements saisonniers et annuels dans les mesures du carbone organique dissous et de l’alcalinité totale. Il est important de mesurer ces deux paramètres, car le pH seul ne suffit pas à définir pleinement les changements dans le système carbonaté océanique. La période étudiée permet également une comparaison avec 2021, qui a connu un apport d’eau douce plus élevé au LIS en raison des tempêtes tropicales, et les années limites de 2020 et 2022, au cours desquelles les sécheresses ont prévalu.

Les premières mesures du débit mensuel indiquent les schémas hydrologiques des apports des affluents au LIS, la rivière Houstatonic au centre/ouest et la rivière Connecticut à l’est représentant respectivement 10 % et 75 % du débit total d’eau douce dans le LIS. En 2021, le débit était 3 à 4 fois supérieur à celui des sécheresses d’août-septembre 2020 et 2022, soulignant l’impact de quatre tempêtes tropicales locales entre juillet et septembre sur les rivières et le LIS.

Barrett et son équipe ont identifié une alcalinité totale élevée à l’embouchure de l’estuaire, diminuant vers l’ouest en direction de la tête de l’estuaire et atteignant un pic d’août à octobre. Parallèlement, le carbone organique dissous augmentait avec la profondeur et la proximité de l’embouchure de l’estuaire. Pendant les mois d’été, la stratification du LIS a généré un gradient important de carbone organique dissous dans la colonne d’eau, avec une réduction à la surface due à la productivité primaire, mais une augmentation en profondeur du métabolisme souterrain de la matière organique.

Dans l’ensemble, les chercheurs ont noté une acidification réduite dans l’ouest du LIS en 2021, ce qui correspond à une diminution du carbone organique dissous et de l’alcalinité totale via le débit d’entrée de la rivière Housatonic. À l’inverse, pendant les saisons de sécheresse, le carbone organique dissous et l’alcalinité totale ont augmenté par le débit de la rivière vers l’estuaire, ce qui a entraîné des conditions acidifiantes dans le LIS.

Il existe donc un lien étroit entre l’hypoxie et l’acidification résultant de l’eutrophisation, en particulier pendant les saisons de faible débit des rivières. Il s’agit d’une tendance inverse à celle observée dans d’autres estuaires, où l’apport en nutriments est réduit pendant les saisons de faible débit et où l’hypoxie et l’eutrophisation diminuent pendant les périodes de sécheresse.

Bien que des efforts aient été faits pour réduire la quantité d’azote atteignant les LIS, avec la mise en œuvre de charges journalières maximales totales d’azote en 2000 conduisant à une réduction de 58,5 % des apports d’azote d’ici 2016, d’autres mesures d’atténuation de l’eutrophisation sont nécessaires pour réduire l’hypoxie et l’acidification de cet important environnement marin. Comme les sécheresses devraient s’aggraver à l’avenir en raison du changement climatique, l’acidification des LIS pourrait devenir un problème de plus en plus pressant.

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