Les rivières se réchauffent rapidement, perdant de l’oxygène ; la vie aquatique en danger

L’étude prévoit également qu’au cours des 70 prochaines années, les systèmes fluviaux, en particulier dans le sud des États-Unis, connaîtront probablement des périodes avec des niveaux d’oxygène si faibles que les rivières pourraient « provoquer une mort aiguë » pour certaines espèces de poissons et menacer la diversité aquatique. grand.

“C’est un signal d’alarme”, a déclaré Li Li, professeur Isett de génie civil et environnemental à Penn State et auteur correspondant de l’article. “Nous savons que le réchauffement climatique a entraîné un réchauffement et une perte d’oxygène dans les océans, mais nous ne nous attendions pas à ce que cela se produise dans les rivières peu profondes et coulantes. Il s’agit de la première étude à examiner de manière exhaustive les changements de température et les taux de désoxygénation des rivières. et ce que nous avons découvert a des implications significatives sur la qualité de l’eau et la santé des écosystèmes aquatiques dans le monde entier. »

L’équipe de recherche internationale a utilisé l’intelligence artificielle et des approches d’apprentissage profond pour reconstruire des données historiquement rares sur la qualité de l’eau provenant de près de 800 rivières aux États-Unis et en Europe centrale. Ils ont découvert que les rivières se réchauffent et se désoxygénent plus rapidement que les océans, ce qui pourrait avoir de graves conséquences sur la vie aquatique – et sur la vie des humains. La National Oceanic and Atmospheric Administration estime que la plupart des Américains résident à moins d’un mile d’une rivière ou d’un ruisseau.

“La température de l’eau des rivières et les niveaux d’oxygène dissous sont des mesures essentielles de la qualité de l’eau et de la santé des écosystèmes”, a déclaré Wei Zhi, professeur adjoint de recherche au Département de génie civil et environnemental de Penn State et auteur principal de l’étude. “Pourtant, ils sont mal compris car ils sont difficiles à quantifier en raison du manque de données cohérentes sur les différentes rivières et de la myriade de variables impliquées qui peuvent modifier les niveaux d’oxygène dans chaque bassin versant.”

L’équipe de recherche a développé de nouvelles approches d’apprentissage en profondeur pour reconstruire des données cohérentes afin de permettre une comparaison systématique entre différentes rivières, a-t-il expliqué.

“Si vous y réfléchissez bien, la vie dans l’eau dépend de la température et de l’oxygène dissous, qui sont la bouée de sauvetage de tous les organismes aquatiques”, a déclaré Li, qui est également affilié à l’Institut de l’énergie et de l’environnement de Penn State. “Nous savons que les zones côtières, comme le golfe du Mexique, ont souvent des zones mortes en été. Cette étude nous montre que cela pourrait également se produire dans les rivières, car certaines rivières ne maintiendront plus la vie comme avant.”

Elle a ajouté que la diminution de l’oxygène dans les rivières, ou désoxygénation, entraîne également l’émission de gaz à effet de serre et entraîne la libération de métaux toxiques.

Pour mener leur analyse, les chercheurs ont formé un modèle informatique sur une vaste gamme de données – allant des taux de précipitations annuels au type de sol en passant par la lumière du soleil – pour 580 rivières aux États-Unis et 216 rivières en Europe centrale. Le modèle a révélé que 87 % des rivières se sont réchauffées au cours des quatre dernières décennies et que 70 % ont perdu de l’oxygène.

L’étude a révélé que les rivières urbaines présentaient le réchauffement le plus rapide, tandis que les rivières agricoles connaissaient le réchauffement le plus lent mais la désoxygénation la plus rapide. Ils ont également utilisé le modèle pour prévoir les taux futurs et ont constaté que dans toutes les rivières étudiées, les taux futurs de désoxygénation étaient entre 1,6 et 2,5 fois supérieurs aux taux historiques.

“La perte d’oxygène dans les rivières est inattendue car nous supposons généralement que les rivières ne perdent pas autant d’oxygène que les grands plans d’eau comme les lacs et les océans, mais nous avons constaté que les rivières perdent rapidement de l’oxygène”, a déclaré Li. “C’était vraiment alarmant, car si les niveaux d’oxygène deviennent suffisamment bas, cela devient dangereux pour la vie aquatique.”

Le modèle prédit que, au cours des 70 prochaines années, certaines espèces de poissons pourraient disparaître complètement en raison de périodes prolongées de faibles niveaux d’oxygène, ce qui, selon Li, menacerait la diversité aquatique dans son ensemble.

“Les rivières sont essentielles à la survie de nombreuses espèces, y compris la nôtre, mais elles ont toujours été négligées en tant que mécanisme permettant de comprendre le changement climatique”, a déclaré Li. “C’est notre premier véritable aperçu de l’état des rivières du monde entier – et c’est inquiétant.”

Les autres auteurs de l’article sont Jiangtao Liu de Penn State et Christoph Klingler de l’Université des ressources naturelles et des sciences de la vie de Vienne, en Autriche.

L’Institute of Computation and Data Science de Penn State a soutenu en partie cette recherche.