Un modèle conceptuel de réacteur hydro-biogéochimique de bassin versant sous différents climats. L'eau provient des précipitations et se déplace via des voies d'écoulement souterraines et des couloirs fluviaux avant de sortir aux exutoires des rivières. Le long de ses voies d'écoulement, l'eau mobilise les solutés en interagissant avec les racines, les microbes, le sol et les roches. La dynamique des concentrations de solutés dans l'eau stockée (Vw) est donc régulée principalement par deux processus concurrents :l'ajout de solutés par apport externe (I) et la production de solutés par réactions (R) dans les sols, les roches et les cours d'eau, et la exportation de solutés par décharge (QC) (Équation 2). Des apports externes peuvent se produire, mais ils sont souvent insignifiants dans les bassins hydrographiques naturels peu touchés. Sous le réchauffement climatique, certains endroits deviendront plus arides, entraînant une baisse du débit des rivières (Q = P - ET) et de l'exportation de solutés (QC) ; certains endroits deviendront plus humides, entraînant des concentrations de soluté plus faibles mais des flux d'exportation de soluté plus élevés vers les rivières. Les bassins versants fonctionnent principalement comme des réacteurs producteurs de solutés dans les climats arides et chauds et comme des transporteurs exportateurs de solutés dans les climats humides et froids. Crédit :L'avenir de la Terre (2022). DOI :10.1029/2021EF002603
Les rivières coulent sur de nombreux types de terrain, interagissant avec le sol, les roches, les microbes et les racines. L'eau des rivières porte donc les signatures de tout ce avec quoi elle interagit, et sa chimie reflète la réponse de la zone critique - la région de la planète qui s'étend de la cime des arbres au fond des eaux souterraines - au changement climatique. La chimie des rivières est susceptible de changer avec le réchauffement climatique, mais la plupart des études de recherche liées au climat se sont concentrées sur les changements du débit des rivières.
Maintenant, Li et al. se concentrer sur les changements dans la chimie des rivières et la qualité de l'eau sous un climat changeant. Ils ont étudié l'influence du climat sur la chimie à long terme des rivières des États-Unis contigus, compilant plus de 400 000 points de données à partir de 506 rivières avec des impacts humains minimes pour identifier les modèles de 16 constituants chimiques courants des rivières (solutés).
Pour toutes les zones géographiques des États-Unis, l'équipe a constaté que les concentrations de 16 solutés diminuent avec l'augmentation du débit moyen des rivières, qui est la quantité d'eau précipitée (pluies et chutes de neige) qui se retrouve dans les ruisseaux et les rivières. Cette découverte contredit la perception courante selon laquelle la chimie des rivières est contrôlée principalement par l'abondance de matériaux locaux dans la zone critique. Au lieu de cela, la chimie de la rivière est contrôlée d'abord par le débit de la rivière, puis par l'abondance des matériaux avec lesquels l'eau interagit.
Les conditions climatiques changeantes, y compris les températures plus élevées, peuvent influer non seulement sur le débit des rivières, mais également sur les types de matériaux de la zone critique qui interagissent avec les eaux et se dissolvent dans celles-ci. Les auteurs disent que dans les endroits qui deviennent plus secs, comme l'ouest des États-Unis, les concentrations moyennes devraient augmenter, et l'ampleur de l'augmentation dépend de la sensibilité des solutés aux changements de débit. Dans les endroits qui deviennent plus humides, les concentrations moyennes diminuent probablement, mais les charges, ou les taux d'exportation de soluté sortant des rivières, peuvent augmenter avec plus d'eau.
À mesure que le climat change, l'augmentation des concentrations de soluté aura des répercussions sur les efforts de gestion et de traitement de l'eau et pourrait nécessiter une infrastructure de traitement rénovée ou augmentée. Ces changements peuvent également avoir des impacts importants sur la santé des écosystèmes aquatiques.
Cette histoire est republiée avec l'aimable autorisation d'Eos, hébergée par l'American Geophysical Union. Lisez l'histoire originale ici. Un modèle probabiliste de classification des cours d'eau temporaires
