Importante efflorescence phytoplanctonique au large du nord-ouest du Pacifique survenue en juillet 2014. Crédit :Jeff Schmaltz.
Si le changement climatique n'est pas maîtrisé, l'augmentation des précipitations pourrait surcharger considérablement les cours d'eau américains avec un excès d'azote, selon une nouvelle étude d'Eva Sinha et Anna Michalak de Carnegie et Venkatramani Balaji de l'Université de Princeton publiée par Science . Une pollution excessive par les nutriments augmente la probabilité d'événements qui altèrent gravement la qualité de l'eau. L'étude a révélé que les impacts seront particulièrement forts dans le Midwest et le Nord-Est.
Les précipitations et autres précipitations entraînent les nutriments provenant des activités humaines telles que l'agriculture et la combustion de combustibles fossiles dans les rivières et les lacs. Lorsque ces cours d'eau sont surchargés de nutriments, un phénomène appelé "eutrophisation, " les résultats peuvent être dangereux.
Nocif, des proliférations d'algues productrices de toxines peuvent se développer, ainsi que des zones mortes dangereuses à faible teneur en oxygène appelées hypoxie. Au cours des dernières années, les zones mortes et les proliférations d'algues dans les régions côtières des États-Unis, y compris le golfe du Mexique, la baie de Chesapeake, et autour de la Floride - ont reçu une vaste couverture médiatique.
Sinha et Michalak voulaient regarder vers l'avenir et utiliser des modèles pour prédire comment le changement climatique pourrait augmenter l'eutrophisation.
Dans une étude antérieure, ils ont découvert que si l'utilisation des terres et la gestion des terres contrôlent « l'offre » d'azote, les précipitations contrôlent la quantité d'azote qui s'écoule de la terre et dans les cours d'eau. Ils ont noté que la quantité totale de précipitations et la quantité de précipitations qui tombent dans le cadre de périodes particulièrement intenses, "extrême, " Les événements jouent un rôle important dans la détermination de la quantité de ruissellement d'azote au cours d'une année donnée aux États-Unis.
Floraison de phytoplancton au large de la côte atlantique qui s'est produite en août 2015. Crédit :Image de l'Observatoire de la Terre de la NASA par Joshua Stevens.
Dans l'étude actuelle, ils ont utilisé ces informations pour prédire comment les changements futurs des précipitations causés par le changement climatique seront, en eux-mêmes, impacter le ruissellement d'azote et augmenter ainsi le risque d'événements de dégradation de la qualité de l'eau aux États-Unis. ils ont tiré parti des projections climatiques de 21 modèles climatiques différents et ont examiné trois scénarios futurs possibles.
Ils ont découvert que si les tendances des émissions de gaz à effet de serre suivent un scénario de « business-as-usual », les changements climatiques qui en résulteraient modifieraient les régimes de précipitations aux États-Unis et augmenteraient la pollution par les nutriments d'un cinquième d'ici la fin du siècle. Les effets seraient particulièrement forts dans le Corn Belt et dans le Nord-Est.
Compenser l'augmentation de la quantité d'azote rejetée dans les cours d'eau serait une tâche énorme, nécessitant une énorme réduction d'un tiers de l'apport global d'azote, comme l'utilisation d'engrais.
"Nos résultats démontrent qu'il est impératif que les stratégies de gestion de la qualité de l'eau tiennent compte de l'impact des futurs changements de précipitations sur la charge en azote, ", a déclaré Michalak.
Bloom d'algues qui s'est produit dans le lac Okeechobee à l'été 2016. Le rejet de l'eau de ce lac a entraîné la formation de prolifération d'algues à divers endroits en aval dans les comtés de Martin et de Sainte-Lucie. Crédit :NASA Earth Observatory image par Joshua Stevens.
Le modèle de Sinha et Michalak est spécifique aux États-Unis, mais en recherchant des analogues mondiaux pour les zones fortement touchées trouvées par leurs recherches, ils ont identifié l'Inde, Chine, et l'Asie du Sud-Est en tant que régions à haut risque d'augmentation importante de la pollution par l'azote en raison de l'augmentation des précipitations.
"Ce sont des régions que plus de la moitié de la population mondiale habite, si sévères dégradations de la qualité de l'eau pourraient avoir de graves répercussions sur de nombreuses vies, " ajouta Sinha.
« Dans les années 1970, nous avons découvert l'eutrophisation causée par l'homme et avons pris des mesures pour inverser son cours, " dit Tom Torgersen, directeur de l'Eau de la National Science Foundation, Programme Durabilité et Climat, qui a financé la recherche. "Comme le montre cet article, cependant, même des variations climatiques apparemment mineures peuvent entraîner un retour à l'eutrophisation du passé. Juste pour rester calme, il faudra plus de recherche pour créer de meilleures stratégies de gestion."
