Les rivières et les ruisseaux contribuent considérablement aux émissions naturelles et anthropiques mondiales des gaz à effet de serre. Cela est d’autant plus vrai dans les régions tropicales du fait d’une activité microbienne intense. Récemment des scientifiques ont démontré que les fleuves de la cordillère andine contribuent pour 35% et 72% aux émissions fluviales de dioxyde de carbone (CO2) et de méthane (CH 4 ) dans le bassin amazonien, le plus grand fleuve du monde.
Les rivières contribuent de manière substantielle aux émissions mondiales de dioxyde de carbone (CO2) et de méthane (CH4). Par exemple, collectivement, les écosystèmes aquatiques (zones humides d’eau douce, rivières, ruisseaux, lacs, étangs, réservoirs, rizières, étangs d’aquaculture, habitats végétaux côtiers, estuaires et océan) contribuent à 41% des émissions mondiales totales de CH4.
De plus, les taux d’émission de GES sont plus élevés dans les tropiques par rapport aux autres zones climatiques en partie à cause de la température élevée toute l’année qui soutient une activité microbienne élevée conduisant à la production de GES dans les sols et dans les cours d’eau. De surcroit, les forêts tropicales à forte biomasse de carbone organique (55% du total) et les vastes zones humides soutiennent un important apport de carbone organique aux rivières qui alimentent la production microbienne de GES dans les cours d’eau.
Pourtant, les estimations des émissions de GES des rivières et ruisseaux tropicaux restent très incertaines pour plusieurs raisons. L’une étant la rareté des données pour caractériser la variabilité au sein des bassins fluviaux, liée par exemple aux différences de taille des rivières et d’occupation du sol sur le bassin versant, mais aussi entre les bassins fluviaux, liée par exemple aux différences de zones climatiques et aux différences concomitantes d’occupation du sol. De plus, les émissions de GES sont disproportionnellement plus élevées dans les eaux d’amont et les cours d’eau d’ordre inférieur, y compris les tronçons montagneux.
Une nouvelle étude scientifique menée par des chercheurs de l’Université de Liège montre que les émissions de CO2 et de CH4 des rivières montagneuses du bassin amazonien sont très élevées. Cette étude est publiée dans la revue Communications Earth & Environment .
Amazone, plus grand fleuve du monde
Le fleuve Amazone, le plus grand fleuve du monde, joue un rôle important dans les émissions de gaz à effet de serre (GES). Alberto Borges, directeur de recherche FNRS à l’unité de recherche FOCUS de l’Université de Liège explique dans un communiqué :« C’est le plus grand fleuve de la planète en termes de débit d’eau douce. On parle d’un rejet de 6 600 kilomètres cubes d’eau par an. également le plus grand bassin hydrographique avec une superficie de 6 300 000 km 2, ce qui est comparable à la taille des États-Unis de 9 834 000 km². De plus, le fleuve Amazone draine la plus grande forêt tropicale de la planète, qui fournit aux rivières de grandes quantités de carbone organique qui est transformé par les microbes en CO2 et CH4 , puis émis à travers les eaux de surface dans l’atmosphère».
Le fleuve Amazone prend sa source (en amont) dans les Andes et traverse le Pérou, la Colombie, l’Équateur et le Brésil jusqu’à l’océan Atlantique. L’érosion des roches à la source du fleuve dans les Andes est la principale source de particules minérales qui sont transportées sur environ 3 000 km à travers le continent sud-américain jusqu’à l’embouchure du fleuve à Belém, au Brésil, où elles se jettent dans l’océan Atlantique.
Alberto Borges souligne : « Toutes les études sur les émissions de CO2 et de CH4 dans l’atmosphère par les fleuves amazoniens ont été menées jusqu’à présent dans les plaines de l’Amazonie centrale, à au moins 1 000 km des Andes, alors que les fleuves de montagne présentent des des taux d’émissions de CO2 et de CH4 différents de ceux des rivières de plaine ».
Rivières de plaine et ruisseaux de montagne
Il faut savoir qu’il existe trois systèmes fluviaux nichés dans les montagnes et répartis dans les plaines. Le premier, le ruisseau de montagne, est petit et coule rapidement sur un terrain escarpé et rocheux. Cela favorise un échange physique vigoureux de gaz avec l’atmosphère. En revanche, un terrain escarpé ne permet pas une grande accumulation de sols qui soutiennent la production de CO2 et de CH4 .
Le deuxième système, la rivière de plaine, est large et sinueux et s’étend sur un terrain plat. L’écoulement plus lent de l’eau ne favorise pas l’échange physique des gaz avec l’atmosphère aussi vigoureusement que dans les rivières de montagne. Cependant, la température plus élevée (altitude plus basse) permet à plus de végétation (forêts) de pousser et le terrain plat permet à des sols plus épais de s’accumuler que dans les montagnes. Ceci devrait favoriser la production et le transport de CO2 et de CH4 vers les cours d’eau de plaine. Enfin, le terrain plat favorise le développement de zones inondables reliées aux rivières de plaine, qui alimentent également les rivières en CO2 et CH4 .
Gonzalo Chiriboga, doctorant à l’Unité d’océanographie chimique et premier auteur de l’article explique : « Il existe un troisième type de système fluvial. Situé dans les plaines au pied des chaînes de montagnes, il est appelé ‘rivière du piémont’. D’un point de vue physique, ces rivières ressemblent à des rivières de plaine, mais elles reçoivent des quantités massives de particules des rivières de montagne situées en amont. Ces particules sont temporairement déposées, puis remises en suspension et transportées plus en aval jusqu’à ce qu’elles atteignent l’océan ».
Quand les particules sont déposées en tant que sédiment, cela favorise la production de CH4 par fermentation. Ainsi, au sens figuré, les rivières du piémont peuvent être comparées à des usines de CH.
Sur la base de ces considérations théoriques, les scientifiques s’attendaient à ce que les émissions de CO2 et de CH4 soient très différentes dans les rivières de montagne, de piémont et de plaine. Gonzalo Chiriboga déclare : « Les émissions de CO2 et de CH4 n’ont jusqu’à présent été mesurées que dans les rivières de plaine de l’Amazonie centrale, il nous manquait donc des pièces potentiellement importantes du puzzle, qui est crucial pour le plus grand fleuve de la planète ».
Les auteurs présentent des données sur les rivières de montagne et de piémont de l’Équateur le long d’un transect d’altitude allant de 175 m à 3 990 m. Ils ont constaté que les rivières de montagne des Andes ont des émissions plus élevées que les rivières du piémont et sont des points chauds pour les émissions de CO2 et de CH4 , avec des intensités de flux nettement plus élevées que dans les rivières des basses terres de l’Amazonie centrale.
Une importante étude qui montre qu’ensemble, les ruisseaux et les rivières d’amont et de piémont des montagnes andines représentent 35% du CO2 et 72% du CH4 des émissions fluviales intégrées à l’échelle du bassin.