Une équipe scientifique internationale a fait des progrès significatifs dans la compréhension de la dynamique des écoulements fluviaux. Les résultats exploitent des techniques d’hydrologie isotopique telles que la mesure des isotopes stables dans les molécules d’eau pour élucider les contributions de diverses sources d’eau au débit des rivières, offrant ainsi des informations essentielles pour la gestion des écosystèmes et l’évaluation des risques hydrologiques.
Cette dernière recherche est publié dans Eau naturelle et est une collaboration de scientifiques de l’Institut allemand Leibniz pour la recherche sur les zoos et la faune (Leibniz-IZW) avec l’Agence internationale de l’énergie atomique (AIEA), l’Institut fédéral d’hydrologie d’Allemagne et l’Université de Stellenbosch en Afrique du Sud.
L’équipe scientifique internationale a analysé les isotopes stables de l’oxygène et de l’hydrogène dans les molécules d’eau de 136 rivières pérennes et de 45 grands bassins versants à travers le monde. Le Dr David Soto, scientifique et spécialiste des isotopes au Leibniz-IZW, a contribué à la modélisation des données isotopiques des précipitations et à leur validation pour le calcul de l’indicateur de rétention d’eau dynamique, essentiel pour représenter la dynamique du débit fluvial. La rétention d’eau décrit la rétention, le stockage et la distribution des précipitations.
Une rétention d’eau dynamique élevée indique un mouvement lent de l’eau à travers les bassins versants, suggérant une réponse plus lente aux événements hydroclimatiques. En revanche, une faible rétention d’eau dynamique signifie un mouvement rapide de l’eau et une réponse beaucoup plus rapide à de tels événements. L’équipe a identifié les facteurs clés influençant la rétention dynamique de l’eau, notamment les changements d’affectation des terres (tels que la couverture végétale et forestière) et les changements climatiques (tels que la température de l’air et les précipitations). Ces facteurs affectent de manière significative la manière dont l’eau se déplace dans les bassins versants des rivières, affectant « l’âge » de l’eau des rivières et leur dynamique globale.
« En utilisant des modèles pour prédire les données isotopiques des précipitations, nous avons pu calculer avec précision l’indicateur de rétention d’eau dynamique, un outil crucial pour comprendre la dynamique du débit des rivières », explique Soto. « Notre validation de ces modèles garantit leur fiabilité, fournissant des informations précieuses sur la manière dont le changement climatique et les modèles d’utilisation des terres affectent les systèmes fluviaux. La surveillance des isotopes stables dans les systèmes hydrologiques naturels est essentielle pour prévoir et atténuer les risques hydrologiques afin d’améliorer la gestion de nos ressources naturelles. «
Les rivières sont essentielles au soutien de divers services écosystémiques. Ils nourrissent les communautés animales et végétales riveraines, fournissent des nutriments essentiels au milieu marin, fournissent des voies de transport pour le commerce, génèrent de l’énergie hydroélectrique et offrent des possibilités de loisirs. Même pendant les périodes sèches, les rivières continuent souvent à couler, en raison de la contribution de plusieurs sources, notamment les précipitations directes, le ruissellement de surface, les écoulements intercirculaires à travers le sol et le débit de base des eaux souterraines.
Le changement climatique et les changements d’affectation des terres modifient considérablement le mouvement de l’eau dans les bassins versants des rivières, affectant ainsi « l’âge » de l’eau des rivières. Ce phénomène, apparenté au vieillissement des rivières, a de profondes implications sur les services rendus par les rivières. Par exemple, les faibles niveaux du Rhin au cours de l’été européen 2023 ont perturbé la circulation des biens et des services, car les navires conventionnels ne pouvaient plus se déplacer, soulignant la nécessité cruciale de comprendre ces dynamiques.
Les bassins versants à faible rétention d’eau dynamique sont plus sensibles aux extrêmes hydrologiques tels que les sécheresses et les inondations. Par conséquent, la rétention dynamique de l’eau constitue un indicateur crucial pour l’évaluation des risques hydrologiques, contribuant à la prévision et à l’atténuation des impacts des changements climatiques et d’affectation des terres sur les systèmes fluviaux.
Il est primordial de garantir que les rivières continuent de fournir leurs services essentiels aux écosystèmes et aux sociétés humaines. En comprenant et en surveillant la dynamique de la rétention d’eau et des débits, il deviendra plus facile de s’adapter et de gérer les défis posés par le changement climatique et l’évolution des modes d’utilisation des terres.
Plus d’informations :
Yuliya Vystavna et al, Prédire la dynamique des écoulements fluviaux à l’aide d’isotopes stables pour une meilleure adaptation aux changements climatiques et d’utilisation des terres, Eau naturelle (2024). DOI : 10.1038/s44221-024-00280-z
Fourni par l’Institut Leibniz pour la recherche sur les zoos et la faune sauvage