Devenir des concentrations en nutriments et CO2 dans les réservoirs du bassin de la Seine: observations et modélisation

Auteur.e.s

Xingcheng Yan et al.

Université

Sorbonne Université, EPHE, CNRS, Centre de recherche éco-environnementale, NHRI, Nanjing 210029, Chine

DOI
https://doi.org/10.26047/PIREN.rapp.ann.2022.vol09

Résumé

Les réservoirs sont des écosystèmes où les transformations biogéochimiques du carbone (C) et des nutriments (azote : N, phosphore : P, et silice : Si) sont importantes. Notre compréhension des cycles du C et des nutriments dans les réservoirs reste incomplète du fait qu'ils impliquent une variété de processus biogéochimiques et hydrologiques étroitement liés qui n’avaient pas encore été considérés, comme ceux relatifs au carbone inorganique dissous, dont le CO2. Dans cette étude, le modèle Barman des processus biogéochimiques a été actualisé et appliqué aux trois réservoirs de Champagne du bassin de la Seine pendant la période 2019-2020, prenant justement en compte les variations de la concentration de dioxyde de carbone (CO2) et les principales variables de la qualité de l'eau. Les simulations du modèle rendent bien compte des variations saisonnières observées de ces variables. Le modèle permet de mettre en évidence que : (1) les trois réservoirs sont des écosystèmes autotrophes et montrent une efficacité élevée d’incorporation, par le phytoplancton, du carbone inorganique dissous et des nutriments au cours de la période 2019-2020 ; (2) la photosynthèse, les respirations, la dénitrification benthique, la précipitation/dissolution du carbonate de calcium, et l'échange gazeux à l'interface eau-air sont les processus dominants des variations de la qualité de l'eau dans les réservoirs ; (3) sur la base des résultats de scénarios explorés, l'état trophique et la profondeur moyenne de l'eau du réservoir auraient un impact sur les processus biogéochimiques et l'efficacité de rétention des nitrates et des silicates dissous, mais une modification des règles de gestion (décalage de plus ou moins un mois des restitutions) aurait peu d’effet. Globalement, nos résultats devraient fournir des références utiles pour une gestion des réservoirs en termes de qualité de l'eau des réservoirs et des rivières en aval.


Points clefs

  • Le modèle Barman permet de quantifier les principaux processus responsables des variations saisonnières des nutriments (N, P et Si) et les concentrations de CO2 dans les réservoirs du bassin de la Seine ;
  • L'état trophique et la profondeur moyenne de l'eau du réservoir auraient un impact sur l'efficacité de la rétention de nitrate (NO3-) et de la silice dissoute (DSi) ;
  • Un décalage de plus ou moins un mois des restitutions d’eau par les réservoirs aurait peu d’effet sur la qualité de l’eau.
     

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