La grande majorité des nutriments et des sédiments lavés dans les ruisseaux se jetant dans la baie de Chesapeake sont captés par les déluges de violentes tempêtes qui se produisent relativement peu de jours de l'année. Telle est la conclusion d'une nouvelle étude menée par des chercheurs de Penn State, qui disent qu'il offre des indices pour nettoyer l'estuaire dégradé.

"Un petit pourcentage de lieux et d'événements contribue à la grande majorité des charges polluantes annuelles totales entrant dans la baie, " a déclaré Heather Preisendanz, professeur agrégé de génie agricole et biologique, Collège des sciences agronomiques. « Ces résultats soulignent l'importance de concentrer nos efforts sur les « moments chauds » - et pas seulement sur les « points chauds » - à travers les bassins hydrographiques dégradés pour atteindre les objectifs de restauration de la qualité de l'eau. »

Les chercheurs ont analysé huit années de données provenant de 108 sites du réseau de surveillance non marémotrice du programme de la baie de Chesapeake. Ils ont examiné les enregistrements à l'échelle quotidienne du débit et des charges correspondantes d'azote total, phosphore total et sédiments en suspension totaux à chaque station de jaugeage de 2010 à 2018. Ensuite, dans une démarche innovante, ils ont appliqué une formule normalement utilisée en économie aux données pour déterminer la distribution des charges de pollution au cours des années.

"En utilisant l'inégalité de Lorenz et le coefficient de Gini, les deux ont été utilisés pour la première fois au début des années 1900 pour quantifier les inégalités dans la répartition des richesses, nous avons pu mesurer le degré d'inégalité des charges de nutriments et de sédiments au cours des années d'étude, " a déclaré Preisendanz. " Cette approche nous a permis d'identifier les périodes de temps et les conditions d'écoulement correspondantes qui doivent être ciblées pour atteindre les objectifs de réduction de charge nécessaires à travers le bassin versant. "

Récemment publié dans Lettres de recherche environnementale , les conclusions de l'étude plaident en faveur de l'utilisation d'un cadre temporel pour les planificateurs et les gestionnaires de bassins hydrographiques afin d'élaborer des objectifs de débit faible et élevé pour l'azote, charges de phosphore et de sédiments spécifiques à chaque bassin versant dans les 64 de la baie, bassin de 000 milles carrés. Les sept États du bassin hydrographique de Chesapeake ont reçu le mandat fédéral depuis 2010 de réduire continuellement les charges de nutriments et de sédiments atteignant la baie.

L'étude laisse présager un changement pour la baie, Preisendanz soutient, car jusqu'à maintenant, les processus pour déterminer comment réduire les charges polluantes annuelles totales à l'échelle d'un bassin versant ont ciblé l'espace, mais pas temporel, composantes de l'inégalité — points chauds mais pas moments chauds.

"Je pense que cela donne un aperçu des raisons pour lesquelles nous n'avons pas atteint les objectifs de restauration de la qualité de l'eau de la baie, ", a-t-elle déclaré. "Il y a eu beaucoup de frustration quant au temps et à l'argent dépensés et au nombre de pratiques de gestion optimales qui ont été adoptées. Nous sommes encore très en retard là où nous devons être, en particulier en Pennsylvanie."

Preisendanz a également suggéré que la recherche pourrait injecter une dose de pragmatisme bien nécessaire dans le débat sur la question de savoir si et comment le Chesapeake peut être nettoyé, en utilisant les meilleures pratiques de gestion telles que des tampons au bord des cours d'eau qui fonctionnent correctement, clôture au bord du ruisseau, plans de gestion des éléments nutritifs pour les fermes, culture continue sans labour et cultures de couverture.

« Maintenant que nous connaissons la dynamique du transport des nutriments et des sédiments à travers le bassin versant de la baie, nous devrons peut-être penser différemment à la façon dont nous abordons nos objectifs, " a-t-elle dit. " Si la réalité est que nous ne pouvons pas faire face aux débits les plus élevés des tempêtes violentes - qui, d'ailleurs, deviennent de plus en plus intenses en raison du changement climatique, alors nous devons concevoir un système qui soit plus efficace pour atteindre les objectifs de réduction de charge pendant les faibles débits. »

L'un des espoirs de l'équipe est que, parce que son analyse était basée sur une approche facilement compréhensible par un large public - en utilisant l'analogie entre l'inégalité temporelle et l'inégalité des revenus - le cadre de ciblage temporel sera largement adopté par les régulateurs, Preisendanz a expliqué. Les gens comprennent que l'inégalité est omniprésente non seulement dans les systèmes touchés par l'homme, mais aussi dans les systèmes naturels, fit-elle remarquer.

« J'aime demander aux gens dans quelle mesure le nombre de fraises produites dans leur jardin a été réparti de manière inégale sur leurs plants de fraises, parce que tout le monde a une plante super-productive et super-improductive, " elle a dit " Cette analogie est exactement transférable à la compréhension des points chauds et des moments chauds, et pourquoi il est si important de les gérer tous les deux. L'équipe adhère à l'idée que dans chaque défi, il y a une opportunité."

Ces résultats montrent à quoi ressemblerait une réduction réussie des charges de pollution dans les cours d'eau alimentant la baie dans le monde réel, Preisendanz a noté. "Plutôt qu'un 'tout, partout, approche de tous les temps, se concentrer sur les points chauds et les moments chauds réduit le problème à trouver l'approche « les bonnes solutions aux bons endroits qui fonctionnent au bon moment ».