Le fonctionnement des cours d'eau est considérablement influencé par la quantité de sédiments qu'ils transportent et l'endroit où ils se déposent. Les sédiments fluviaux - principalement du sable, du limon et de l'argile - jouent un rôle écologique essentiel, car ils fournissent un habitat aux organismes en aval et dans les estuaires. Il est également important pour la vie humaine, en réapprovisionnant en nutriments les sols agricoles des plaines inondables et en atténuant l'élévation du niveau de la mer causée par le changement climatique en apportant du sable aux deltas et aux côtes. Cependant, ces fonctions sont menacées :au cours des 40 dernières années, les humains ont provoqué des changements sans précédent et conséquents dans le transport des sédiments fluviaux, selon une nouvelle étude de Dartmouth publiée dans Science .

À l'aide d'images satellites Landsat de la NASA et d'archives numériques de données hydrologiques, les chercheurs de Dartmouth ont examiné les changements dans la quantité de sédiments transportés vers les océans par 414 des plus grands fleuves du monde de 1984 à 2020.

"Nos résultats racontent l'histoire de deux hémisphères. Le nord a connu des réductions importantes du transport des sédiments fluviaux au cours des 40 dernières années, tandis que le sud a connu de fortes augmentations au cours de la même période", explique l'auteur principal Evan Dethier, boursier postdoctoral à Dartmouth. . "Les humains ont pu modifier les plus grands fleuves du monde à des taux sans précédent dans les récents enregistrements géologiques.

"La quantité de sédiments transportés par les rivières est généralement dictée par des processus naturels dans les bassins versants, comme la quantité de pluie ou s'il y a des glissements de terrain ou de la végétation. Nous constatons que les activités humaines directes submergent ces processus naturels et l'emportent même sur les effets du changement climatique. ."

Les résultats montrent que la construction de barrages massifs au 20e siècle dans le nord hydrologique mondial - Amérique du Nord, Europe/Eurasie et Asie - a réduit de 49 % l'apport mondial de sédiments en suspension dans les rivières aux océans par rapport aux conditions d'avant le barrage. Cette réduction mondiale s'est produite malgré des augmentations importantes de l'apport de sédiments du sud hydrologique mondial - Amérique du Sud, Afrique et Océanie. Là-bas, le transport de sédiments a augmenté sur 36 % des rivières de la région en raison d'un changement majeur d'utilisation des terres.

Les changements dans le transport des sédiments dans le sud ont été principalement dus à des changements intensifs d'utilisation des terres, dont la plupart sont associés à la déforestation. Des exemples notables incluent l'exploitation forestière en Malaisie; l'extraction de l'or alluvionnaire en Amérique du Sud et en Afrique subsaharienne; l'extraction de sable au Bangladesh et en Inde; et les plantations de palmiers à huile dans une grande partie de l'Océanie. (Dans des recherches antérieures, Dethier a découvert que l'extraction artisanale de l'or au Pérou est associée à une augmentation des niveaux de sédiments en suspension).

Dans le nord, la construction de barrages a été le principal agent de changement pour les rivières au cours des derniers siècles.

"L'une des motivations de cette recherche a été l'expansion mondiale de la construction de grands barrages", déclare le co-auteur Francis Magilligan, professeur de géographie et titulaire de la chaire Frank J. Reagan '09 d'études politiques à Dartmouth, qui étudie les barrages et les barrages. suppression. "Aux États-Unis seulement, il y a plus de 90 000 barrages répertoriés dans l'inventaire national des barrages." Magilligan dit :"Une façon de penser à cela est que nous, en tant que nation, avons construit, en moyenne, un barrage par jour depuis la signature de la déclaration d'indépendance."

Les rivières sont responsables de la création de plaines inondables, de bancs de sable, d'estuaires et de deltas en raison des sédiments qu'elles transportent. Cependant, une fois qu'un barrage est installé, cet approvisionnement en sédiments, y compris ses nutriments, est souvent interrompu.

Aux États-Unis et dans d'autres pays de l'hémisphère nord, cependant, de nombreux barrages ont plus d'un demi-siècle et moins de barrages sont construits au 21e siècle. En conséquence, les baisses récentes du transport des sédiments sont relativement minimes. Dam building in Eurasia and Asia in the past 30 years, especially in China, has driven ongoing reductions in global sediment transport.

"For low-lying countries (countries that live at, near or below sea level) in delta regions, sediment supply from rivers has, in the past, been able to help offset the effects of sea level rise from climate change," says Magilligan, "but now you've got the double drivers of declining sediment from dam construction and rising sea levels." He says, "This is particularly worrisome for densely populated places like Vietnam, where sediment supply has been reduced significantly by dam activity along the Mekong River."

The results in the north are striking and could foreshadow future changes to come for the south, as the study reports that there are more than 300 dams planned for large rivers in South America and Oceania. The Amazon River carries more sediment than any other river in the world and is a major target for these dams.

"Rivers are pretty sensitive indicators of what we're doing to the surface of the Earth—they are sort of like a thermometer for land use change," says co-author Carl Renshaw, the Evans Family Distinguished Professor of Earth Sciences at Dartmouth. "Yet, for rivers in the Northern Hemisphere, dams are now blocking that signal for sediment coming to the ocean."

Renshaw says, "It's well-established that there's a soil loss crisis in the U.S. but we just don't see it in the sediment export record because it's all getting stuck behind these dams, whereas we can see the signal for rivers in the global south."

Dethier says, "In many cases throughout the world, we have built our environment around rivers and the way that they operate, for use in agriculture, industry, recreation and tourism, and transportation, but when human activity suddenly disrupts the way rivers function, it may become difficult to adapt in real-time to such impacts."

How dams retain sediment and how land use is increasing downstream erosion are principles the researchers hope can be used to help inform planning decisions, and land use and environmental management policies in riparian and coastal zones in the future.