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C-Tropic

Contexte général 

Les réservoirs sont des sources importantes de gaz à effet de serre (GES). Une étude récente a par exemple estimé que les réservoirs émettent en moyenne 51 Tg de carbone par an dont 36.8 Tg sous la forme de dioxyde de carbone (CO2) et 13.3 Tg sous la forme de méthane (CH4) (Deemer et al. 2016).

En zone tropicale, les émissions de GES par les réservoirs sont particulièrement stimulées en raison des conditions physico-chimiques de la colonne d’eau et des sédiments tels que des températures élevées, des hypolimnions anoxiques et une quantité importante de matière organique inondée, issue des sols et de la forêt primaire. Sur la retenue de Petit-Saut (Guyane Française), 365 km2 de forêt primaire ont été ennoyé soit 3690 Gg C de sols, 4950 Gg C de troncs et 180 Gg C de feuilles (Hoff, 1993 ; Galy-Lacaux, 1996 ; Guérin et al., 2008a). Les études précédentes ont estimé que le stock initial de C contenu dans les sols et les litières a été la source principale des émissions de GES par la retenue au cours des 10 premières années suivant la mise en eau du barrage et que, 54% auraient été ainsi émis dans l’atmosphère (ex. Galy-Lacaux et al. 1997 ; Abril, 2005 ; Guérin et al. 2007, 2008). 24 ans après la mise en eau de la retenue, les émissions diffuses de carbone correspondent à 0.097 ± 0.09 Mt an-1 C.

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Les gaz à effet de serre notamment le méthane et le dioxyde de carbone sont mesurés à différentes profondeurs de la colonne d’eau à l’aide d’un LGR portatif. Des mesures sont également réalisées à l’interface air-eau ainsi que au fond (A. Bonnet,16/10/19)

 

Bien que nettement plus faibles que durant les 3 premières années suivant la mise en eau (0.22 ± 0.01 Mt an-1 C, Abril et al. 2005), ces émissions restent importantes et sont relativement stables par rapport aux émissions diffuses calculées entre 1997 et 2003 (0.088 ± 0.04 Mt an-1 C, Abril et al. 2005). L’état des stocks de C initiaux contenus dans les sols inondés n’est pas connu. Toutefois, on peut supposer que leur contribution aux émissions de GES a progressivement diminuée au cours du temps en raison de la réduction des stocks de carbone initiaux et notamment de la fraction la plus facilement dégradable (Vaquer et al., 1997 ; Abril et al., 2005 ; Guérin et al. 2008). Inversement, les apports de C allochtones peuvent constituer une source significative d’émissions de GES par la retenue.

Des études ont estimés que la retenue recevait en moyenne 10.1 Gg de carbone par an sous sa forme dissoute (COD), particulaire (COP) et gazeuse (CO2 et CH4) du fleuve principal, le Sinnamary (Richard, 1996 ; Galy-Lacaux, 1996 ; Abril et al., 2005). Les apports des autres tributaires, des zones rivulaires et des îles n’ont jamais été quantifiés alors qu’avec plus de 614 km de linéaire de cours d’eau cumulés, un périmètre de 3772 km et 105 km2 d’îles, ces apports latéraux et longitudinaux peuvent être conséquents. Par ailleurs, les apports de débris végétaux (feuilles, branches) n’ont jamais été évalués ainsi que leur contribution aux émissions de GES par la retenue. Située en pleine forêt tropicale, il est probable que la retenue de Petit-Saut reçoive des quantités non négligeables de litières des zones rivulaires, des îles et des tributaires lesquelles peuvent considérablement contribués à la production des GES. Guérin et al. (2008) a par exemple estimé que bien qu’elles ne représentaient que 2% du stock de C initial, les litières ont cependant contribué jusqu’à 10% des émissions totales de GES durant les 10 premières années suivant la mise en eau du barrage. Alors qu’ils représenteraient 4950 Gg de carbone initial lors de la création du barrage, le devenir des troncs d’arbres émergés et immergés et leur contribution aux émissions de GES n’a jamais été évalué bien qu’une étude a souligné leur contribution potentielle aux émissions de GES par la retenue de Petit-Saut (Abril et al. 2013).

 

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La mise en eau du barrage de Petit-Saut a ennoyée 365 km2 de forêt primaire. Plus de 25 ans après, les arbres semblent être dans un bon état de conservation et la retenue se compose de nombreuses zones de forêts ennoyées.  (A. Bonnet, 16/10/2019)

Les émissions de GES résultent des interactions complexes entre des processus biogéochimiques et hydrologiques locaux, lesquels peuvent considérablement variés dans l’espace et le temps. Elles sont notamment dépendantes de la distribution et de la nature de la matière organique au sein du réservoir. Des études récentes ont ainsi souligné l’importance de la variabilité spatiale des émissions de GES par les réservoirs tropicaux (ex. Roland et al. 2010 ; Paranaiba et al. 2017). Sur la retenue de Petit-Saut, à l’instar de la plupart des réservoirs, le suivi mensuel des concentrations de GES dans la colonne d’eau est réalisé en un point situé en zone pélagique dans l’axe de l’ancien lit du fleuve Sinnamary. Si cet échantillonnage permet de rendre compte de la variabilité temporelle des concentrations de GES dans la colonne d’eau, il ne permet toutefois pas de rendre compte de la variabilité spatiale des émissions de GES. Une campagne de mesure réalisée en mars 2018 sur 44 stations réparties sur l’ensemble de la retenue a permis de mettre en évidence que ne pas prendre en compte la variabilité spatiale des émissions de GES pourrait conduire à une sous-estimation pouvant atteindre 90% des emissions. Cette campagne a également permis de souligner l’importance des zones de transitions (0.15 ± 0.1 Mt an-1 C) et de forêt inondées (0.099 ± 0.06 Mt an-1 C) dans les émissions diffuses de GES par la retenue. 

 

Enjeux opérationnels 

Les études récentes sur la variabilité spatiale des émissions de GES par les réservoirs tropicaux ont permis de mettre en évidence que les estimations basées sur un seul point de mesure au niveau de la zone pélagique et dans l’axe du fleuve principal sous-estiment la contribution des réservoirs aux émissions de C dans l’atmosphère. Afin d’obtenir une estimation plus juste des émissions de C par les réservoirs, il est nécessaire d’intégrer cette variabilité spatiale et d’identifier les mécanismes biologiques et abiotiques impliqués. Afin d’identifier ces mécanismes, il conviendra de s’interroger sur les sources de C responsables des émissions de GES et particulièrement d’identifier la contribution des troncs d’arbres au niveau des zones de forêt ennoyée et des apports allochtones. Evaluer ces contributions devrait permettre à terme de cibler les mesures de gestion des forêts inondées afin de mitiger leur impact potentiel sur les émissions de GES et de produire des scénarios sur l’évolution des émissions de GES par la retenue. 

Partenaires

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Vigouroux R. (Hydreco)

Colas F. (Irstea)

Publications & rapports

En préparation...

(Dernière mise à jour : novembre 2019)

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Les troncs d’arbres de la retenue sont recouverts de biofilm. Le rôle de ce biofilm ainsi que des troncs dans les émissions de gaz à effet de serre sont à l’étude. (A. Bonnet, 14/10/2019)