Les scientifiques tirent la sonnette d'alarme sur une nouvelle menace importante pour la qualité de l'eau aux États-Unis :à mesure que les hivers se réchauffent en raison du changement climatique, ils libèrent de grandes quantités de pollution par les nutriments dans les lacs, les rivières et les ruisseaux.

Cette étude nationale, la première du genre, révèle que la pollution par les nutriments hivernaux auparavant gelée, déclenchée par la hausse des températures et des précipitations hivernales, met en péril la qualité de l'eau dans 40 % des États contigus des États-Unis, dont plus de 40 États.

Le ruissellement de nutriments dans les rivières et les lacs - du phosphore et de l'azote dans les engrais, le fumier, les aliments pour animaux, etc. - a affecté la qualité de l'eau pendant des décennies. Cependant, la plupart des recherches sur le ruissellement des éléments nutritifs dans les climats enneigés se sont concentrées sur la saison de croissance. Historiquement, les températures froides et un manteau neigeux continu ont gelé les nutriments comme l'azote et le phosphore jusqu'au dégel du bassin versant au printemps, lorsque les plantes ont pu aider à absorber l'excès de nutriments.

Mais les hivers sont la saison américaine qui se réchauffe le plus rapidement et le manteau neigeux saisonnier dans une grande partie des États-Unis est devenu moins stable. L'augmentation de la pluie sur la neige, de la fonte des neiges et des précipitations transporte désormais les nutriments et le sol dans les ruisseaux et les rivières pendant l'hiver lorsque la végétation dormante ne peut pas les absorber. En conséquence, les impacts du ruissellement hivernal sur la pollution par les nutriments sont rapidement passés de rares ou inexistants à bien pires qu'à d'autres périodes de l'année.

L'étude a été publiée dans Environmental Research Letters par une équipe de scientifiques de l'Université du Vermont, de l'Université du Colorado, de l'Université du Kansas et de l'Université du Michigan.

"Nous voyons clairement des quantités beaucoup plus importantes d'eau trouble et de sédiments traverser les bassins versants américains en hiver", a déclaré Carol Adair, chercheuse à l'Université du Vermont. L'idée de la pollution hivernale par les nutriments est nouvelle, car il s'agit d'un impact relativement récent du changement climatique susceptible de causer des problèmes importants aux personnes et à l'environnement, des proliférations d'algues qui rendent la baignade dangereuse aux "zones mortes" qui tuent les stocks de poissons."

Les événements dits de «pluie sur neige» sont particulièrement préoccupants, selon les chercheurs, qui peuvent provoquer de grandes inondations économiquement et écologiquement dévastatrices. L'équipe a utilisé des ensembles de données géospatiales pour explorer les impacts des événements de pluie sur neige dans les régions des États-Unis avec de grands bassins d'azote et de phosphore.

Les scientifiques ont découvert que la pluie sur la neige affecte 53% des États-Unis contigus et expose 50% des réserves d'azote et de phosphore des États-Unis à un risque d'exportation vers les eaux souterraines et les eaux de surface. Là où ces facteurs convergent, plus de 40 % des États-Unis contigus risquent d'exporter des nutriments et de perdre du sol en raison d'événements de pluie sur neige.

En analysant les inondations du fleuve Mississippi en 2019, les chercheurs ont découvert que les événements de pluie sur neige produisaient une grande impulsion de nutriments et de sédiments dans le fleuve et le golfe du Mexique - à des niveaux beaucoup plus élevés qu'un événement de pluie similaire pendant la saison de croissance - contribuant au golfe du La huitième plus grande zone morte jamais enregistrée au Mexique. Les zones mortes se produisent lorsque les bactéries qui se développent sur les nutriments en excès éliminent trop d'oxygène de l'eau, provoquant la mort massive de poissons ou d'autres animaux aquatiques.

"Nous espérons que cette étude est un signal d'alarme pour les agences gouvernementales et les chercheurs, car elle révèle que 40 % des États-Unis produisent de la pollution hivernale, mais personne ne suit exactement sa quantité, sa destination ou les impacts sur la qualité de l'eau. et les écosystèmes », a déclaré Adair, chercheur au Gund Institute for Environment de l'UVM, à la Rubenstein School of Environment and Natural Resources et au Vermont EPSCoR. "C'est un gros problème qui doit être résolu de toute urgence."

Les résultats de l'étude sont visualisés sur plusieurs cartes montrant la pollution hivernale prévue par les nutriments dans plus de 40 États américains, y compris de vastes étendues du nord-est, du nord du Midwest et des plaines centrales, du nord-ouest du Pacifique et des chaînes de montagnes de la Sierra et des Rocheuses.

"Les impacts du changement climatique sur l'hiver sont souvent négligés", a déclaré le co-auteur Aimee Classen, affilié à Gund de l'Université du Michigan. "Si nous nous soucions de la qualité de notre eau, nous ne pouvons plus ignorer l'impact du changement climatique sur les précipitations hivernales."

Contexte

La recherche marque la première étude à grande échelle de l'impact de la pluie sur la neige sur le ruissellement des nutriments et la qualité de l'eau. Les résultats sont prudents et n'incluent pas les risques supplémentaires liés à la fonte des neiges et aux précipitations hivernales, ni l'impact du ruissellement hivernal sur les écosystèmes et les communautés en aval.

En plus des hivers étant la saison de réchauffement la plus rapide aux États-Unis, les plus longues vagues de froid deviennent plus courtes et le nombre de jours avec des températures inférieures à 32 ° F devrait continuer à diminuer à travers le pays, selon les chercheurs. La pluie devient également plus fréquente que la neige, une tendance qui devrait se poursuivre aux États-Unis.

L'équipe de recherche UVM comprenait Carol Adair, Julia Perdrial, Andrew Schroth et Dustin Kincaid, travaillant avec Erin Seybold (Vermont EPSCoR et Université du Kansas), Ravindra Dwivedi (Vermont EPSCoR), Keith Musselman (Université du Colorado) et Aimee Classen ( University of Michigan).

The study is titled "Winter runoff events pose an unquantified continental scale risk of high wintertime nutrient export." + Explorer plus loin

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