Une nouvelle étude a montré comment le changement climatique pourrait avoir un impact sur les écosystèmes des plus grands lacs de la planète en révélant différents niveaux auxquels leurs couches d'eau se mélangent au fil des saisons. Comme les climats se réchauffent, des changements dans ce processus pendant les mois d'hiver pourraient affecter les niveaux d'oxygène et d'autres systèmes environnementaux naturels vitaux.

Mélange, causée par la turbulence naturelle des plans d'eau profonds, contrôle le mouvement de la chaleur, oxygène, nutriments et polluants entre les différentes couches et joue donc un rôle majeur dans la façon dont les écosystèmes s'adaptent aux forces environnementales. Dans les lacs et autres plans d'eau intérieurs, où les courants de marée sont faibles, l'énergie nécessaire au mélange est fournie par le vent soufflant en surface, qui alimente les courants dans le plan d'eau.

Pour cette nouvelle étude, une équipe d'étude internationale a utilisé la plateforme de recherche de 100 mètres carrés LéXPLORE, flottant dans le lac Léman, mesurer en continu la vitesse du vent, vitesses et température des courants lacustres, à l'intérieur du plan d'eau et à proximité des sédiments, pendant tout un cycle saisonnier.

Les résultats, publication de la revue Nature Communications Terre &Environnement , ont montré que les voies énergétiques sont contrôlées par la saisonnalité à travers les changements d'intensité des vents et les différentes couches de densité dans l'eau. En été, le mélange est plus faible et limité à l'intérieur du plan d'eau; c'est le résultat de vents plus légers et de la stabilité apportée par la chaleur du soleil qui retient l'énergie éolienne dans les couches d'eau supérieures.

Dans la saison hivernale plus venteuse, le mélange était trois fois plus fort et la plus grande partie s'est produit dans les couches limites inférieures au-dessus des sédiments du lac.

L'étude a été dirigée par le Dr Bieito Fernández Castro, un chercheur à l'Université de Southampton qui a commencé l'étude alors qu'il travaillait à l'École Polytechnique Fédérale de Lausanne, La Suisse.

Le Dr Fernández Castro a déclaré :« Les masses d'eau douce intérieures comme les lacs sont une ressource importante pour les communautés qui vivent autour d'elles ; elles peuvent fournir de l'eau potable, nourriture, générer de l'énergie et offrir des possibilités de loisirs. Cependant, cette interaction étroite signifie également qu'ils sont confrontés à des menaces provenant de facteurs humains tels que le réchauffement climatique. »

Des études antérieures sur le mélange dans les lacs ont fait face à des défis techniques et opérationnels de mesure de la turbulence sur le terrain avec une couverture temporelle et une résolution suffisantes. C'est donc la première c'est la première fois qu'une telle variabilité est enregistrée, révélant le risque pour le processus de mélange naturel de la hausse des températures mondiales.

"Ce travail illustre l'importance de surveiller les courants et les turbulences du lac sur de longues périodes de temps pour comprendre leur réponse au changement climatique. Nos résultats montrent que des climats plus chauds pendant les mois d'hiver pourraient fortement affecter les modèles de mélange turbulent, en particulier dans les couches les plus basses. Cela pourrait à son tour avoir un effet significatif sur les niveaux d'oxygène d'un lac, remise en suspension des sédiments - où les particules sur le lit sont redistribuées dans les couches d'eau du lac - et d'autres processus environnementaux vitaux, " a conclu le Dr Fernández Castro.

L'équipe indique également que de nombreuses questions restent ouvertes pour des recherches ultérieures, en particulier autour de la variabilité de ce processus près des côtes par rapport à l'eau libre et sur la réponse du mélange près de la surface à de fortes, événements éoliens épisodiques.