Projets

CARBOGEN : Cycle du Carbone dans le Léman

Entre les sols et les océans, les deux puits naturels de Carbone atmosphérique, circulent les eaux continentales, réseau de tuyaux percés par lequel une partie du carbone initialement bloqué sur les continents est à nouveau perdu vers l’atmosphère ou stocké durablement dans les sédiments. Les lacs sont des composants centraux du paysage Suisse. Ils joueraient donc un rôle majeur sur le bilan carboné régional et national sans pour autant que les processus en jeu ne soient identifiés ou quantifiés. Pourtant, nous avons estimé, en préliminaire de ce projet, que les dix plus grands lacs suisses pourraient émettre autant de CO2 que la combustion d’énergie fossile par l’agriculture nationale.

Notre principal objectif est de construire le cycle du carbone dans les grands lacs clairs et profonds typiques du paysage suisse en utilisant le Léman comme un écosystème modèle. Les données disponibles pour le Léman, bien que pléthoriques, ne permettent pas de boucler un budget carboné équilibré, soulignant la nécessité de réviser les mécanismes du cycle, d’identifier ceux qui manquent, de caractériser les échelles de temps et d’espace auxquelles ils agissent et de réévaluer les flux totaux. Un second volet vise à comprendre comment les facteurs environnementaux affectent ces mécanismes de circulation du carbone dans le Léman, afin d’interpréter et d’anticiper les changements majeurs dus aux activités humaines. Ce projet bénéficie largement de la plateforme Léxplore.

HYPOlimnetic THErmal SYphonS (HYPOTHESYS)

Ce projet vise à étudier un processus de transport et de mélange souvent négligé dans les lacs : le transport lié à des gradients horizontaux de densité lors du refroidissement des masses d’eaux.

Les lacs sont souvent perçus comme des écosystèmes fermés idéaux dominés par les flux verticaux. Cependant, la plupart des recherches se sont centrés sur la zone pélagique comme un système découplé des processus littoraux. Ce projet vise à coupler les processus littoraux des processus pélagiques afin de fournir une meilleure vision intégrée de la dynamique des lacs.

Le transport lié à des gradients horizontaux de densité lors du refroidissement des masses d’eaux est un exemple clé illustrant la nécessité de coupler processus littoraux et pélagiques. Le refroidissement nocturne ou en automnal se traduit par un mélange convectif des eaux de surface. Ce processus conduit à un refroidissement plus rapide des zones côtières qui plongent sous forme de courant de densité vers le littoral. Ce processus peu étudié est également appelé siphon thermique. Pour ce projet, les études vont se focaliser sur deux lacs différent afin de quantifier le rôle de ce siphon thermique sur la dynamique des lacs: un lac d’altitude et un grand lac péri-alpin.

Ce projet a pour but de contribuer à une meilleure compréhension du transport horizontal dans les lacs. Une analyse détaillée du transport lié à des gradients horizontaux de densité lors du refroidissement des masses d’eaux permettra de reconnecter la zone littorale de la zone pélagique et d’appréhender l’écosystème lac d’une façon intégrée.

Les résultats de ces recherches vont également permettre de mieux comprendre l’évasion des gaz à effet de serres des lacs la nuit, le transport de polluants, nutriments et gaz dissous depuis la zone côtière vers le large.

La production primaire lors de la réoligotrophisation des lacs

Dans les années 50, le rejet des eaux usées non traitées dans les eaux de surface ont causé de sérieux problèmes avec une prolifération excessive d’algues et un déclin du taux en oxygène dans la plupart des lacs. Ce phénomène d’eutrophisation est causé par une excès d’apport en phosphore et en azote : deux nutriments qui stimulent la production des algues.

Grâce à l’installation des stations d’épurations et l’interdiction des détergents contenant du phosphate, les niveaux du phosphore dans les grands lacs européens ont massivement diminué ces dernières décennies mais ont causé de vives discussions sur les différentes réponses de ces écosystèmes. Étonnamment, les concentrations en phytoplanctons et la production primaire (= fixation du carbone pendant la production algale) n’ont montré que de faibles réponses, alors que les captures des pêcheurs professionnels ont fortement diminué. Ce constat semble inconsistant et contre-intuitif.

Dans notre projet, nous allons répondre aux questions importantes concernant la production d’algues dans les grands lacs de Suisse. Nous allons utiliser des instruments scientifiques de pointe, pour obtenir des données in-situ à haute résolution temporelle et combiner ces approches avec les données à long-terme provenant des programmes de surveillance. En plus, nous utiliserons des images satellites et un modèle hydrodynamique en 3D pour évaluer la variabilité de la production primaire à l’échelle du lac. Le but est de mieux comprendre les effets de la réoligotrophisation des lacs (soit le processus inverse de l’eutrophisation) pas seulement pour les lacs suisses mais également pour d’autres lacs des pays industrialisés.