Les proliférations d'algues nuisibles connues pour présenter des risques pour la santé humaine et environnementale dans les grands réservoirs d'eau douce et les lacs devraient augmenter en raison du changement climatique, selon une équipe de chercheurs dirigée par un scientifique de l'Université Tufts.

L'équipe a développé un cadre de modélisation qui prédit que la plus forte augmentation des proliférations d'algues nuisibles cyanobactériennes (CyanoHAB) se produirait dans la région du nord-est des États-Unis, mais le plus grand préjudice économique serait ressenti par les zones de loisirs du sud-est.

La recherche, qui est publié aujourd'hui en version imprimée dans la revue Sciences et technologies de l'environnement , fait partie du plus grand, les efforts continus des scientifiques pour quantifier et monétiser le degré auquel le changement climatique aura un impact et des dommages sur divers secteurs américains.

« Certains des plus grands impacts de CyanoHAB se produiront dans des régions plus rurales, comme ceux du Sud-Est et du Midwest - des régions qui ne sont pas souvent évoquées dans les discussions sur les effets inévitables du changement climatique, " a déclaré Steven C. Chapra, Doctorat., auteur principal et titulaire de la chaire Louis Berger de génie civil et environnemental à la School of Engineering de Tufts. "L'impact du changement climatique va bien au-delà des températures de l'air plus chaudes, l'élévation du niveau de la mer et la fonte des glaciers."

"Notre étude montre qu'une température de l'eau plus élevée, changements dans les précipitations, et l'augmentation des apports en éléments nutritifs se combinera pour provoquer une occurrence plus fréquente de proliférations d'algues nuisibles à l'avenir, " il ajouta.

Les cyanobactéries sont les plus anciens organismes photosynthétiques oxygénés de la Terre. Tout au long de leur histoire évolutive vieille de 3,5 milliards d'années, ces organismes se sont avérés résilients et adaptables à un large éventail de climats. Par conséquent, de nombreuses cyanobactéries présentent des potentiels de croissance et de floraison optimaux à des températures d'eau élevées par rapport à d'autres plantes aquatiques. Par conséquent, le réchauffement climatique joue un rôle clé dans leur expansion et leur persistance, dit Chapra.

Afin de saisir l'éventail des futurs possibles, l'analyse a utilisé des projections de changement climatique à partir de cinq modèles de circulation générale, deux scénarios d'émission de gaz à effet de serre, et deux scénarios de croissance de cyanobactéries. C'est l'une des rares études à combiner des projections climatiques avec un modèle de réseau hydrologique/qualité de l'eau des lacs et réservoirs américains. L'approche de modélisation est unique dans sa pratique de couplage climat, hydrologique, et des modèles de qualité de l'eau dans un cadre informatique unifié appliqué à l'échelle nationale.

La chaîne de modèles commence par des projections de climats futurs alternatifs à partir de modèles de circulation générale (MCG). Les projections GCM de température et de précipitation sont ensuite entrées dans deux autres modèles :

• un modèle pluie-débit pour simuler le ruissellement mensuel dans chacun des 2, 119 bassins versants des États-Unis continentaux ; et
• un modèle de demande en eau, qui projette les besoins en eau des municipalités de chaque bassin versant, industriel, et les secteurs agricoles. Compte tenu de ces projections de ruissellement et de demande, un modèle de systèmes de ressources en eau produit une série temporelle de stockage de réservoir, Libération, et les allocations de la demande (par exemple, agriculture, débits environnementaux, et hydroélectricité).

Finalement, ces débits d'eau et états des réservoirs sont entrés dans un modèle de qualité de l'eau pour simuler un certain nombre de caractéristiques de qualité de l'eau, y compris les concentrations de cyanobactéries, dans chacun des plans d'eau du pays. Le résultat final est un cadre qui peut prédire l'impact combiné du climat, croissance démographique, et d'autres facteurs sur la qualité future de l'eau pour différentes régions des États-Unis.

Il a été estimé que les lacs et les réservoirs servant de sources d'eau potable pour 30 millions à 48 millions d'Américains peuvent être contaminés périodiquement par des toxines algales. Les chercheurs ont cité un exemple en 2014, quand près de 500, 000 habitants de Tolède, Ohio, perdu l'accès à l'eau potable après que l'eau puisée dans le lac Érié ait révélé la présence de cyanotoxines.

Au-delà des effets sur la santé humaine, Les cyanoHAB ont diverses conséquences négatives pour les écosystèmes aquatiques, y compris la création d'écumes de surface inesthétiques et une réduction de l'utilisation récréative et de l'accès aux rives. Aussi, parce que la plupart des cyanobactéries ne sont pas comestibles par le zooplancton et les poissons planctivores, ils représentent une « impasse » dans la chaîne alimentaire aquatique - un scénario qui, en fin de compte, nuit à la fois aux industries de la pêche commerciale et récréative.

Chapra a noté que la recherche indique qu'à mesure que la température de l'eau augmente, des contrôles plus stricts et coûteux des éléments nutritifs seraient nécessaires pour maintenir la qualité actuelle de l'eau.

"L'étude fournit un cadre qui offre des informations sur les liens de cause à effet pour aider à soutenir la planification, politique, et identifier les lacunes dans les données pour les recherches futures, " dit Chapra.