Des recherches montrent que les étangs libèrent plus de gaz à effet de serre qu'ils n'en emmagasinent.

19 septembre 2023

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par Krishna Ramanujan, Université Cornell

Bien que les étangs artificiels produisent et émettent des gaz à effet de serre, leur bilan net peut être émetteur, selon deux études connexes menées par des chercheurs de Cornell.

Les études permettent de quantifier les effets importants que les étangs artificiels et naturels ont sur le budget mondial des gaz à effet de serre, des mesures qui ne sont pas bien comprises.

« Les modèles climatiques mondiaux et les prévisions reposent sur une comptabilité précise des émissions de gaz à effet de serre et du stockage du carbone », explique Meredith Holgerson, professeure adjointe d'écologie et de biologie évolutive à la College of Agriculture and Life Sciences et auteure principale des études. Nicholas Ray, chercheur postdoctoral dans le laboratoire de Holgerson, est co-auteur des deux articles.

Holgerson et ses collègues ont déjà estimé que les étangs - définis comme étant d'une superficie de 5 hectares (12 acres) ou moins et dont il pourrait y en avoir 1 milliard sur Terre - pourraient contribuer à hauteur de 5 % aux émissions mondiales de méthane dans l'atmosphère. Cependant, sans des mesures précises sur de nombreux plans d'eau, ce chiffre réel pourrait être deux fois plus faible ou deux fois plus élevé. Dans le même temps, très peu d'estimations des taux d'enfouissement du carbone dans les étangs existent.

L'un des articles, intitulé « Taux élevés d'enfouissement du carbone liés à la production autochtone dans les étangs artificiels », publié dans la revue Limnology and Oceanography Letters, examine la quantité de carbone séquestrée dans 22 étangs expérimentaux de Cornell.

Ces étangs identiques - au nombre de 50 - construits en 1964, ont offert des environnements très contrôlés, avec des enregistrements détaillés d'études antérieures. Ces données ont permis à Holgerson et à Ray d'évaluer la contribution des activités de gestion au stockage du carbone.

Dans cette étude, les chercheurs ont examiné les activités de gestion passées, tout en prélevant des carottes de sédiments et en mesurant l'épaisseur des sédiments dans chacun des 22 étangs étudiés. Ils ont mesuré la quantité de carbone dans le sédiment, extrapolé ces mesures à l'ensemble de l'étang, puis divisé ce chiffre par l'âge de l'étang pour obtenir la quantité de carbone séquestrée annuellement par mètre carré, un chiffre de même ordre de grandeur que celui des zones humides et des mangroves, et supérieur à celui des lacs.

Ils ont également découvert que les taux d'enfouissement du carbone étaient influencés par les plantes aquatiques (suffisamment grandes pour être visibles), les poissons et les niveaux élevés d'azote par rapport au phosphore, des nutriments qui peuvent ne pas être renouvelés dans un étang stagnant et devenir limités. Les bons types et ratios de nutriments ajoutés favorisent la croissance des plantes, qui utilisent le carbone pour leurs cellules, et sont déposés sur le fond de l'étang lorsque les plantes meurent.

Bien que les données sur l'enfouissement du carbone organique dans les étangs naturels fassent défaut, les chercheurs ont extrapolé leurs résultats pour estimer le taux total d'enfouissement du carbone dans les étangs naturels et artificiels dans le monde. Ils ont conclu que les étangs naturels et artificiels séquestrent de 65% à 87% de la quantité totale estimée stockée par tous les lacs, ce qui indique que les scientifiques sous-estiment la séquestration du carbone dans les étangs et les lacs à l'échelle mondiale.

La deuxième étude, intitulée « Variabilité intra-saisonnière élevée des émissions de gaz à effet de serre provenant d'étangs artificiels tempérés », publiée dans la revue Geophysical Research Letters, examinait les émissions saisonnières de gaz à effet de serre (principalement le dioxyde de carbone et le méthane) provenant de quatre des étangs expérimentaux de Cornell.

Dans cette étude, les chercheurs ont mesuré les émissions de gaz provenant des étangs environ toutes les deux semaines pendant la période sans glace en 2021.

« Les estimations mondiales des bilans des gaz à effet de serre provenant des étangs sont très incertaines, en partie en raison du manque de mesures temporelles », a déclaré Ray, auteur principal de l'étude. Les chercheurs ont constaté que le méthane, un gaz à effet de serre 25 fois plus puissant que le dioxyde de carbone, représentait la majeure partie des gaz émis chaque année, et les émissions de dioxyde de carbone et de méthane variaient considérablement en fonction des saisons.

Les étangs absorbaient le dioxyde de carbone pendant les premiers mois de l'été, lorsque les plantes poussaient, et le libéraient plus tard dans l'année, lorsque les plantes se décomposaient. Le méthane était émis tout au long des mois chauds, mais les variations d'une semaine à l'autre des émissions étaient élevées, ce qui souligne la nécessité d'échantillonnages fréquents pour une comptabilisation précise.

The researchers found that when water was stratified (a layer of warm water sitting on top of cold bottom waters), methane built up and led to overall higher emissions than when water was mixed by wind or sudden cooling. That's because micro-organisms on the pond bed that produce methane require low-oxygen conditions that is disrupted by mixing.

When the results from the two papers are considered together, ponds are net emitters of greenhouse gases, due to methane release overwhelming the amount of carbon stored in the sediments. But the findings also offer the possibility of reducing methane emissions with bubblers or underwater circulators.

'If we could reduce that methane number, we could potentially flip these ponds from being net emitters to net sinks, but we have to get a handle on that methane,' Holgerson said.

Journal information: Limnology and Oceanography Letters , Geophysical Research Letters

Provided by Cornell University