Contrôler la température des rivières pour les poissons d'eau froide

Scientists explore passive and active methods of controlling river temperatures to protect climate-stressed fish.


Temps de lecture: 3 minutes

Les scientifiques explorent des méthodes passives et actives de contrôle de la température des rivières afin de protéger les poissons soumis au stress climatique.

Alors que le changement climatique continue de faire augmenter la température de l’air et de l’eau, les espèces de poissons d’eau froide comme la truite et le saumon sont menacées, et le contrôle de la température des rivières devient crucial pour prévenir les extinctions localisées. Autrefois limitées à de petites sections des cours d'eau du sud, des espèces comme le bar et le poisson-chat empiètent désormais plus au nord à mesure que les aires de répartition indigènes deviennent inhospitalières. En réponse, les scientifiques et les défenseurs de l'environnement explorent de nouvelles approches innovantes pour réguler activement la température de l'eau des rivières afin de créer des refuges d'eau fraîche et de prévenir des extinctions localisées.

Contexte des impacts climatiques

Selon le Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC), les températures moyennes de l’air mondial ont déjà augmenté de plus de 1°C depuis l’époque préindustrielle. 2022 a été l’une des années les plus chaudes jamais enregistrées. Le réchauffement de l’air se traduit par le réchauffement des eaux – un étude 2010 Les températures observées dans les rivières européennes et nord-américaines ont augmenté en moyenne de plus de 0,18°C par décennie depuis le début des années 1990.

Pour les espèces d’eau froide comme la truite et le saumon adaptées aux sources de haute montagne ou aux lacs profonds, même de petites élévations de température peuvent pousser les cours d’eau au-delà des limites de survie pendant les conditions estivales de faible débit. Les espèces envahissantes des eaux chaudes s’installent souvent pour combler le vide. Une analyse récente des rivières du nord-est des États-Unis a révélé que l'omble de fontaine indigène a diminué jusqu'à 90 % au cours des 30 dernières années, avec une augmentation des espèces d'eau chaude comme la répartition de l'achigan à petite bouche.

Les stocks d’eau froide profitent à la pêche récréative et revêtent une importance culturelle pour les communautés autochtones. Leur déclin a également un impact négatif sur la biodiversité et indique un réchauffement des écosystèmes. La protection de la vie aquatique sensible nécessite de faire preuve de créativité dans le contrôle de la température des rivières.

Voir également : La suppression du barrage du cours inférieur de la rivière Klamath améliorera la santé du saumon et des tribus des Premières Nations.

Méthodes passives pour contrôler la température des rivières

Des approches simples comme la plantation ciblée d’arbres au bord des rivières ont offert un certain répit. Les cours d’eau ombragés réduisent le réchauffement dû au rayonnement solaire, tandis que les forêts naturelles filtrent les polluants. Mais une restauration complète prend des décennies et offre un soulagement incohérent.

L’augmentation des apports naturels des sources via les eaux souterraines peut augmenter les volumes d’eau froide. Cependant, ces pays sont confrontés à leurs propres défis d'épuisement à mesure que les sécheresses se prolongent. La plupart des refroidissements nécessitent une intervention technologique plus active.

Techniques de refroidissement actif pour contrôler la température des rivières

Les systèmes techniques permettent désormais de refroidir, de décaper la chaleur et de techniques de refroidissement émergentes normalement réservées aux applications industrielles pour soutenir la conservation des rivières – essentiellement en ajoutant un système de refroidissement au débit de la rivière, en contrôlant les températures des rivières pour les maintenir à un niveau propice aux espèces de poissons.

Les échangeurs de chaleur géothermiques fonctionnent en détournant des parties du flux chaud de surface vers des tuyaux enterrés dans des tranchées de gravier le long du ruisseau, où des températures souterraines plus fraîches transfèrent l'énergie thermique dans la terre environnante. Une fois refroidie, l’eau est renvoyée vers le canal principal. Selon le type de sol et l'humidité, des réductions comprises entre 3 et 10 °C sont réalisables.

Les tours de refroidissement par évaporation fonctionnent comme des refroidisseurs de marais, utilisant des ventilateurs pour maximiser la surface d'exposition à l'eau à mesure que la chaleur se dissipe dans les courants d'air. L'effet de ventilation fournit un refroidissement adiabatique mais dépend fortement d'une faible humidité de fond.

Les systèmes de panache de bulles profitent des différences de pression entre les profondeurs en pompant de l'air dans des tubes verticaux fixés sur les lits des canaux. À mesure que les bulles montent, les aspirateurs aspirent de l’eau plus froide des couches inférieures, à la manière d’une remontée d’eau naturelle. L'emplacement des diffuseurs pour tirer parti des poches connues de variation thermique souterraine augmente l'efficacité.

L'aération hypolimnétique utilise un équipement de diffusion d'oxygène pour mélanger les couches dans les lacs et les réservoirs. L'oxygène aide à décomposer la matière organique, qui dégage de la chaleur. Cette stratification déplace les thermoclines, gardant les eaux de fond constamment plus froides.

L'ajustement des profondeurs de prélèvement des retenues garantit que les eaux plus froides pénètrent dans les rivières en aval des barrages, contrôlant ainsi la température des rivières.

Défis

Les dépenses d’infrastructure élevées et la consommation d’énergie limitent le contrôle de la température des rivières à de petites zones ciblées dans la plupart des bassins versants. L’obtention de permis pose également des obstacles pour creuser des tranchées près des berges des cours d’eau.

Plus important encore, l’atténuation de la chaleur ne peut à elle seule surmonter les pressions systémiques sur l’habitat dues aux détournements, à la pollution et aux barrières fragmentant les métapopulations de poissons indigènes. La connexion de poches isolées via des passes à poissons facilite la recolonisation après des événements météorologiques localisés. Garantir des débits adéquats et des frayères propres reste essentiel.

Perspectives d'avenir

Des recherches en cours peaufinent les solutions architecturales passives telles que les systèmes de siphon thermique utilisant des murs en béton inclinés pour exploiter les interflux souterrains frais. Les formes, les orientations et la croissance du couvert forestier des berges de la rivière peuvent diminuer passivement les températures. L’intégration d’infrastructures vertes dans les réseaux urbains d’eaux pluviales filtre et ralentit également le ruissellement estival.

Même si leur portée reste limitée, l’expansion agressive des efforts ciblés pour contrôler la température des rivières permet aux écosystèmes sensibles de continuer à fonctionner dans un climat en évolution rapide. Les espèces aquatiques ne sont pas différentes des autres créatures menacées par l’empiétement humain : la protection des refuges et des couloirs de migration maintient la connectivité et l’achèvement du cycle de vie, essentiels à la gestion de la biodiversité ; de tels réseaux de refuges ancrent la planification de la conservation dans les bassins versants à toutes les échelles.

L’avenir de la pêche récréative et de la pêche de subsistance dépend probablement de la nécessité de rafraîchir nos rivières de quelques degrés.

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