Seize ans de données de télédétection révèlent que dans les plus grands lacs d'eau douce de la Terre, le changement climatique influence les tendances de la fixation du carbone.

La recherche financée par la NASA sur les 11 plus grands lacs d'eau douce du monde a couplé des observations sur le terrain et par satellite pour fournir une nouvelle compréhension de la façon dont les grandes étendues d'eau fixent le carbone, ainsi que la façon dont un climat changeant et les lacs interagissent.

Des scientifiques du Michigan Tech Research Institute (MTRI) ont étudié les cinq Grands Lacs laurentiens bordant les États-Unis et le Canada; les trois Grands Lacs africains, Tanganyika, Victoria et Malawi ; le lac Baïkal en Russie; et les Grands lacs de l'Ours et des Grands Esclaves au Canada.

Ces 11 lacs contiennent plus de 50% de l'eau douce de surface dont dépendent des millions de personnes et d'innombrables autres créatures, soulignant l'importance de comprendre comment ils sont modifiés par le changement climatique et d'autres facteurs.

Les deux lacs canadiens et le lac Tanganyika ont connu les plus grands changements dans la productivité primaire—la croissance des algues dans un plan d'eau. Les fluctuations de la productivité indiquent de grands changements dans les écosystèmes lacustres.

"La base de la chaîne alimentaire dans ces lacs est la productivité des algues. Ces lacs sont de taille océanique, et font équipe avec le phytoplancton - de petites algues, " a déclaré le co-auteur Gary Fahnenstiel, membre du MTRI et chercheur principal récemment retraité pour le Laboratoire de recherche environnementale des Grands Lacs de la NOAA. "Nous avons mesuré le taux de fixation du carbone, qui est la vitesse à laquelle les algues effectuent la photosynthèse dans ces lacs. À mesure que ce taux change, qu'elles soient croissantes ou décroissantes, cela signifie que tout le lac est en train de changer, qui a des ramifications tout au long de la chaîne alimentaire, du zooplancton au poisson."

De nombreux facteurs affectent ces lacs. Changement climatique, l'augmentation des nutriments (eutrophisation) et les espèces envahissantes se combinent pour provoquer des changements à l'échelle du système, ce qui rend difficile l'identification des causes spécifiques, en particulier depuis le sol avec des observations limitées sur place.

Compter le phytoplancton avec la couleur

Mais l'imagerie satellite a facilité le tri du bruit et fournit des informations dans le temps et dans l'espace. Michael Sayers, Chercheur scientifique du MTRI et auteur principal de l'étude, utilise la télédétection de la couleur de l'océan – faisant des déductions sur le type et la quantité de phytoplancton en fonction de la couleur de l'eau – pour suivre la dynamique du phytoplancton d'eau douce.

"Nous nous sommes appuyés sur les ressources de la NASA—le satellite MODIS, qui vole depuis 2002, auquel nous appliquons l'algorithme et le modèle que nous développons au MTRI depuis une décennie, " Sayers a déclaré. " Lorsque nous commençons à comptabiliser le nombre de pixels en tant qu'observations dans le monde pour 11 lacs pendant 16 ans, c'est vraiment tout à fait remarquable. » Les pixels observés par lac se comptent « par millions, " il ajouta.

L'un des aspects les plus remarquables des résultats est la rapidité avec laquelle les changements se sont produits dans ces lacs d'eau douce, une quantité notable en moins de 20 ans. La recherche contribue à l'objectif du système de surveillance du carbone de la NASA de déterminer la contribution des lacs d'eau douce au cycle mondial du carbone.

"Trois des plus grands lacs du monde montrent des changements majeurs liés au changement climatique, avec un changement de 20 à 25 % de la productivité biologique globale au cours des 16 dernières années seulement, " a déclaré Fahnenstiel.

Plus que des algues

Au cours des 16 années de données, Les lacs du Grand Ours et du Grand des Esclaves du nord du Canada ont connu les plus fortes augmentations de productivité, tandis que le lac Tanganyika dans le sud-est de l'Afrique a connu des baisses. Les tendances sont liées à l'augmentation des températures de l'eau, ainsi que le rayonnement solaire et une réduction de la vitesse du vent.

Sayers a dit qu'en regardant la productivité, abondance d'algues, clarté de l'eau, la température de l'eau, le rayonnement solaire et la vitesse du vent dans les lacs d'eau douce fournissent une image plus riche de l'ensemble de l'écosystème.

« La température et le rayonnement solaire sont des facteurs de changement climatique, " Sayers a déclaré. " Les changements de la chlorophylle et de la transparence de l'eau ne sont pas nécessairement causés par le changement climatique, mais pourrait être causée par l'eutrophisation ou des espèces envahissantes, comme les moules quagga."

Les chercheurs ont utilisé les mesures du lac effectuées par la flotte de navires de recherche du Centre de recherche des Grands Lacs pour vérifier au sol les observations satellitaires et fournir des données pour les estimations du modèle.

L'article "Carbon Fixation Trends in Eleven of the World's Largest Lakes:2003-2018" est publié dans la revue L'eau . Les chercheurs prévoient de poursuivre leurs recherches, en appliquant ce qu'ils ont appris jusqu'à présent au rôle que les proliférations d'algues nuisibles ont sur le flux de carbone dans l'atmosphère.

Comme on dit, l'eau est la vie. Mieux comprendre comment les changements de productivité des lacs affectent les plans d'eau sur lesquels de nombreuses personnes dépendent est important pour les communautés qui vivent sur les rives du lac. C'est également important pour la communauté mondiale alors que nous approfondissons le rôle que jouent les lacs d'eau douce dans le cycle mondial du carbone et le changement climatique.