Le réservoir de Rappbode dans la région du Harz est le plus grand réservoir d'eau potable d'Allemagne, approvisionnant environ un million de personnes en eau potable dans des régions telles que la région de Halle et le sud du Land de Saxe-Anhalt. Les températures de l'eau dans le réservoir ont maintenant le potentiel d'augmenter considérablement en raison du changement climatique. Si le réchauffement climatique moyen atteint entre 4 et 6 degrés d'ici 2100, comme le suggère la tendance actuelle, les conditions de température dans le réservoir de Rappbode deviendront comparables à celles du lac de Garde et d'autres lacs au sud des Alpes. Dans un article de Science de l'environnement total magazine, une équipe de chercheurs dirigée par le Helmholtz Center for Environmental Research (UFZ) écrit que les opérateurs du réservoir pourraient partiellement compenser les impacts que cela aura sur l'approvisionnement en eau potable - pour ce faire, ils devraient changer la façon dont le réservoir est géré.

Les impacts du changement climatique sont déjà visibles dans le réservoir de Rappbode :Au cours des 40 dernières années, la température de surface de l'eau dans le réservoir a augmenté d'environ 4 degrés pendant les mois d'été. Cette tendance pourrait se poursuivre, comme cela a maintenant été démontré par une équipe de chercheurs dirigée par le Dr Karsten Rinke, qui fait des recherches sur les lacs à l'UFZ. Travaillant sur la base d'un modèle de lac développé par des chercheurs américains, l'équipe a pris en compte les stratégies potentielles de gestion des réservoirs pour prévoir les impacts que les changements climatiques pourraient avoir sur les températures de l'eau et sur la structure physique du lac, qui contrôlent la stratification et le mélange saisonnier de la masse d'eau. Leurs recherches ont porté sur trois scénarios d'émissions futures de gaz à effet de serre. Les « voies de concentration représentatives » (RCP) décrivent si les émissions de gaz à effet de serre seront stoppées (RCP 2.6), va continuer à augmenter (RCP 6.0) ou même continuer à augmenter sans relâche (RCP 8.5) d'ici 2100. Selon le Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat du GIEC, ce dernier cas entraînerait un réchauffement global moyen de plus de 4 degrés d'ici la fin de ce siècle.

Pour les scénarios RCP 2.6 et RCP 6.0, les auteurs de l'étude ont prévu que la température moyenne à la surface de l'eau du réservoir de Rappbode devrait augmenter de 0,09 degré ou 0,32 degré respectivement chaque décennie d'ici 2100. Cela correspondrait à une augmentation totale d'environ 0,7 degré (RCP 2,6) et environ 2,6 degrés (RCP 6,0) d'ici la fin de ce siècle. Comme prévu, l'augmentation des températures serait la plus élevée dans le scénario RCP 8.5, qui verrait la température de l'eau augmenter de 0,5 degré tous les dix ans ou environ. 4 degrés d'ici 2100.

Cependant, en termes d'utilisation de l'eau potable, ce qui se passe dans les couches plus profondes du réservoir, c'est-à-dire à des profondeurs de 50 mètres et moins - est plus grave, car c'est là que l'eau brute est prélevée avant d'être traitée pour la préparer en eau potable. Il est vrai que les impacts d'ici 2100 seraient relativement mineurs dans les scénarios RCP 2.6 et RCP 6.0, car la température de l'eau continuerait d'être d'environ 5 degrés toute l'année. Cependant, les températures de l'eau augmenteront considérablement dans le scénario RCP 8.5, de près de 3 degrés d'ici la fin du siècle. Par conséquent, l'eau dans les profondeurs du réservoir se réchaufferait à environ 8 degrés. "Cela transformerait un réservoir dans les hautes terres les plus septentrionales d'Allemagne en une étendue d'eau comparable au lac Majeur ou au lac de Garde de nos jours, " explique Rinke, scientifique de l'UFZ. Une augmentation de cette ampleur aurait des conséquences car elle accélérerait considérablement la vitesse des processus métaboliques biologiques.

"Une augmentation de la température à 8 degrés double presque la demande en oxygène, c'est-à-dire la quantité d'oxygène que les organismes consomment au cours de leurs processus de respiration et de dégradation, " dit l'auteur principal Chenxi Mi, qui se concentre sur les impacts climatiques sur le réservoir de Rappbode dans son doctorat à l'UFZ. L'augmentation de la consommation d'oxygène exercera une pression supplémentaire sur le bilan d'oxygène de l'eau, parce que la durée de la stagnation estivale - la phase de stratification stable de la température dans les lacs dans lesquels les eaux profondes sont fermées à l'apport d'oxygène de l'atmosphère - se prolonge déjà en raison du changement climatique. Plus, l'eau plus chaude est également incapable d'absorber autant d'oxygène. Les conséquences potentielles comprennent une dissolution accrue des nutriments et des métaux dissous des sédiments, croissance des algues et augmentation des algues bleu-vert.

En d'autres termes, le scénario 8.5 aurait des impacts sur l'approvisionnement en eau potable s'il devait se produire. Les exploitants du réservoir puisent l'eau brute dans les couches les plus basses pour une bonne raison, comme l'eau y est froide et ne contient que de faibles niveaux de substances en suspension, métaux dissous, algues, bactéries et micro-organismes potentiellement pathogènes. Si la teneur en oxygène y diminue plus rapidement en raison de la hausse de la température de l'eau, le risque de contamination augmente, par exemple en raison de substances libérées par les sédiments et d'une croissance bactérienne plus importante. Le traitement de l'eau demanderait donc un effort plus important de la part des opérateurs, et ils devraient faire face à des demandes plus élevées en termes de capacité de traitement qu'ils devraient réserver. "Cela signifie qu'empêcher le réchauffement des eaux profondes est également intéressant du point de vue de l'approvisionnement en eau potable, et le moyen idéal pour y parvenir est des politiques climatiques ambitieuses qui limitent le réchauffement, " dit Rinké.

Mais les opérateurs ne sont pas totalement impuissants face au réchauffement des eaux profondes du réservoir. Les simulations de modèles mises en place par l'équipe de Rinke montrent qu'une partie de la chaleur peut être exportée en utilisant un système astucieux de prélèvement d'eau. Cela a à voir avec l'eau qui est rejetée dans les eaux en aval, c'est-à-dire l'eau qui est prélevée et s'écoule dans le cours d'eau en aval du réservoir afin d'y maintenir les conditions d'évacuation stables. Ce rejet dit en aval devrait être retiré non pas des couches inférieures comme il l'a été jusqu'à présent, mais plutôt près de la surface.

« Cette approche permettrait de restituer la chaleur supplémentaire provoquée par le changement climatique, " explique Rinke. Cependant, il ajoute, il serait impossible d'empêcher l'eau profonde de se réchauffer si la température de l'air augmente au-delà de 6 degrés. « Même si les opérateurs ont dû faire face davantage à une pénurie d'eau en raison des années très sèches que nous avons eues récemment, il est tout aussi important de penser à la qualité de l'eau. En termes de gestion des réservoirs, nous avons certainement des options et pouvons répondre aux nouvelles conditions causées par le changement climatique. De cette façon, nous pouvons atténuer certains impacts négatifs grâce à des mesures d'adaptation au climat."

Les exploitants du réservoir Rappbode de la société Talsperrenbetrieb Sachsen-Anhalt en sont conscients. Ils travaillent en étroite collaboration avec Karsten Rinke et son équipe de chercheurs de l'UFZ depuis de nombreuses années pour évaluer les impacts du changement climatique et ont discuté des options potentielles pour adapter le réservoir de Rappbode. Le Talsperrenbetrieb planifie déjà de nouvelles infrastructures qui permettront de mettre en œuvre les nouvelles stratégies de gestion.