Isabelle Laurion était étonnée que le réchauffement planétaire s’accompagne d’une tendance générale au «brunissement» des eaux douces.
Isabelle Laurion était étonnée que le réchauffement planétaire s’accompagne d’une tendance générale au «brunissement» des eaux douces.

Percées scientifiques de 2019: le refuge du froid

Jean-François Cliche
Jean-François Cliche
Le Soleil
Vite de même, c’était si évident que ça ne pouvait même pas se formuler sous la forme d’une question : si le climat se réchauffe, alors les lacs vont forcément se réchauffer eux aussi, de la surface jusqu’au fond. Bien sûr c’est ce qui est en train de se passer, se disait un peu tout le monde. Jusqu’à ce que la biologiste Isabelle Laurion s’en mêle.

«Ça fait longtemps que je m’intéresse à la stratification thermique des lacs et comment ça affecte leur écologie, dit la chercheuse du centre Eau, Terre et Environnement de l’INRS. Et pour moi, c’était clair qu’un réchauffement à la surface ne voulait pas nécessairement dire un réchauffement au fond du lac. Je travaille sur des plans d’eau où la transparence est faible, donc la lumière ne descend pas profondément. Et ça veut dire que la chaleur aussi a du mal à se propager jusqu’au fond. Alors quand ça se réchauffe en surface, ça crée un écart de température, donc une plus grande stabilité de l’eau, ce qui empêche un bon mélange et garde la chaleur en surface.»

Mais dans les milieux de la recherche, l’idée reçue était que le réchauffement devait se faire sentir sur toute la colonne d’eau des lacs. Ce qui étonnait d’autant plus Mme Laurion que le réchauffement planétaire s’accompagne d’une tendance générale au «brunissement» des eaux douces. La chaleur stimule en effet l’activité microbienne des lacs, ce qui augmente la quantité de matière organique dissoute et rend les eaux plus opaques, explique-t-elle. Le fait que la saison de croissance des plantes s’allonge produit le même effet, les changements climatiques rendent plus fréquents les fortes pluies, qui charrient alors plus de matière en suspension.

Mme Laurion et son équipe ont donc décidé d’en avoir le cœur net et ont épluché la littérature scientifique. Ils ont analysé des données portant sur environ 13 000 lacs dans le monde et répertoriées dans des dizaines d’études différentes. Et ils ont trouvé que non seulement le fond des lacs ne se réchauffe généralement pas, mais que la tendance générale est plutôt au refroidissement, surtout dans les lacs dont les eaux deviennent de plus en plus opaques, comme le soupçonnait Mme Laurion. Ces résultats ont été publiés en août dernier dans la revue savante Limnology et Oceanography Letters. Le gros du travail a été réalisé par un postdoctorant de l’Université de Bâle, Maciej Bartociewicz, qui est premier auteur de l’étude, et les travaux furent dirigés par la chercheuse de l’UdeM Roxane Maranger, qui en est l’auteure «sénior».

Ce sont surtout dans les lacs de faible profondeur (0 à 5 mètres) que l’on observe un refroidissement du fond, ont noté Mme Laurion et ses collègues. Dans cette catégorie, sur 21 études analysées, 18 ont trouvé un refroidissement — généralement entre -0,5 et -3°C, mais certains atteignaient -7,5 et même -10°C — 3 n’ont détecté aucune tendance et aucune n’a mesuré de réchauffement. Le mouvement général amène aussi vers un refroidissement dans le fond des lacs de 5 à 20 m de profondeur (17 études penchent de ce côté, contre 5 qui concluent au réchauffement), alors que dans les grands lacs, le fond semblaient suivre le chemin inverse (tendance plutôt au réchauffement).

«Les lacs plus profonds [ndlr : plus de 20 m de profond] sont généralement grands et donc plus exposés aux vents, ce qui crée de la turbulence et favorise le mélange des eaux de différentes profondeurs. Dans le cas des petits lacs, ils donnent moins de prise au vent et ils ont moins d’échange de chaleur, comme l’évaporation [qui va refroidir la surface et ainsi encourager le mélange, ndlr]», explique Mme Laurion. Ces échanges de chaleur sont plus prononcés dans les grands lacs, même si c'est le vent qui cause le plus clair de la turbulence dans leurs cas.

Tout cela n’est par ailleurs pas sans conséquence pour le climat. Jusqu’à la publication de son étude, les milieux de la recherche partaient habituellement du principe que le réchauffement du fond des lacs allait stimuler l’activité microbienne, qui allait alors «consommer» de plus en plus de la matière organique déposée dans les sédiments, ce qui allait en bout de ligne libérer plus de gaz carbonique (CO2). Mais ça n’est pas aussi simple, ont montré Mme Laurion et ses collègues.

En effet, plus la différence de température entre la surface et le fond d’un lac est grande, et plus ses eaux sont stratifiées et stables — elles ont moins tendance à se mélanger. C’est en plein ce qui est en train d’arriver dans les lacs peu profond, avec le fond qui refroidit et la surface qui réchauffe. Or cela implique deux choses. D’abord, que l’activité microbienne sera ralentie, et non accélérée, ce qui est une bonne nouvelle pour la lutte au réchauffement climatique puisque cela permet aux sédiments de stocker plus de carbone.

Mais d’un autre côté, cela signifie également que l’oxygène, que les lacs reçoivent par la surface, a plus de mal à se frayer un chemin jusqu’au fond. Les bactéries vivant là peuvent alors consommer plus d’oxygène que la turbulence n'en amène, et ce sont ensuite d'autres bactéries dites «méthanogènes» — qui rejettent du méthane (CH4) au lieu du CO2 — qui sont avantagées. Si bien qu’une partie du carbone que les petits lacs émettaient autrefois sous forme de CO2 est maintenant libéré sous forme de CH4, dont l’effet de serre est environ 30 fois plus puissant.

Et comme la lacs peu profonds représentent environ 42% de toute la superficie des lacs du monde, ce n’est pas un petit détail. Au final, calculent Mme Laurion et ses collègues, la contribution des lacs au réchauffement aurait été sous-estimée de 9 %.