Paru en novembre 2012 dans le Journal of Hydrology sous le titre Mixing of Rh\u00f4ne River water in Lake Geneva (Switzerland-France) inferred from stable hydrogen and oxygen isotope profiles, une \u00e9tude de Janine Halder, Laurent Decrouy et Torsten Vennemann, professeur ordinaire \u00e0 l\u2019ISTE, apporte une nouvelle compr\u00e9hension de l\u2019\u00e9coulement des eaux du Rh\u00f4ne dans le Lac L\u00e9man et des enjeux de soci\u00e9t\u00e9 qui y sont associ\u00e9s.
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Cette recherche a \u00e9t\u00e9 entreprise dans l\u2019id\u00e9e de mieux comprendre la dynamique des m\u00e9langes d\u2019eau et ainsi la dispersion des polluants solubles dans le Lac L\u00e9man. Pour ce faire, des profils d\u2019eau ont \u00e9t\u00e9 \u00e9chantillonn\u00e9s entre 2010 et 2011 sur une base mensuelle et saisonni\u00e8re sur diff\u00e9rents points repr\u00e9sentatifs de l\u2019ensemble du Lac L\u00e9man. Les mesures de la composition isotopique des isotopes stables d\u2019hydrog\u00e8ne et d\u2019oxyg\u00e8ne d\u2019eau permettent un tra\u00e7age pr\u00e9cis de l\u2019origine des mol\u00e9cules d\u2019eau dans le cycle de l\u2019eau sur la surface terrestre. La composition isotopique de l\u2019eau peut \u00eatre mesur\u00e9e en fonction de sa concentration en vapeur au moment de sa pr\u00e9cipitation. Ceci s\u2019applique notamment aux r\u00e9gions alpines o\u00f9 la composition isotopique de l\u2019eau est sujette \u00e0 des variations consid\u00e9rables entre l\u2019eau de pr\u00e9cipitation qui s\u2019\u00e9coule \u00e0 des altitudes \u00e9lev\u00e9es, celle qui s\u2019\u00e9coule \u00e0 des altitudes basses et, pour finir, l\u2019eau glaciaire. Ce tra\u00e7age isotopique a \u00e9t\u00e9 appliqu\u00e9 au Lac L\u00e9man, afin de mieux comprendre la dynamique des m\u00e9langes d\u2019eaux. Par extrapolation, on peut estimer la dispersion des polluants solubles dans le Lac L\u00e9man et leur origine.<\/p>\n
Parmi l\u2019ensemble des mesures effectu\u00e9es sur le terrain, qu\u2019elles soient isotopiques ou li\u00e9es \u00e0 la conductivit\u00e9, \u00e0 la temp\u00e9rature ou la quantit\u00e9 d\u2019oxyg\u00e8ne dissous, seule la composition isotopique indique une stratification nette de la colonne d\u2019eau dans le m\u00e9talimnion du lac durant l\u2019\u00e9t\u00e9 et l\u2019automne jusqu\u2019au \u00ab Petit Lac \u00bb proche de Gen\u00e8ve. Le m\u00e9talimnion est la couche de profondeur moyenne des eaux d\u2019un lac, couche situ\u00e9e entre l\u2019\u00e9pilimnion de surface et l\u2019hypolimnion de profondeur. Elle marque souvent une barri\u00e8re physique au sein d\u2019un lac. La stratification observ\u00e9e est li\u00e9e au m\u00e9lange des eaux d\u2019origine du bassin versant du Rh\u00f4ne, qui se caract\u00e9risent par une forte contribution de neige fondue et d\u2019eaux issues de la fonte saisonni\u00e8re des glaciers du printemps \u00e0 l\u2019automne. Ces eaux sont particuli\u00e8rement enrichies en isotopes l\u00e9gers par rapport aux eaux du lac. Cet \u00e9coulement des eaux du Rh\u00f4ne se stabilise \u00e0 une profondeur d\u2019environ 20 m dans les eaux du L\u00e9man et il est d\u2019une \u00e9paisseur variant de 7 \u00e0 15 m. L\u2019\u00e9coulement de ces eaux s\u2019\u00e9tale sur une distance de plus de 55 km, jusqu\u2019au Petit Lac, et reste d\u00e9tectable m\u00eame dans la baie de Vidy, formant donc un flux homog\u00e8ne. Plus encore, la m\u00e9thode isotopique permet \u00e9galement de faire une mesure exacte de la proportion des eaux du Rh\u00f4ne dans l\u2019\u00e9coulement. Ainsi, la proportion maximale de ces eaux a \u00e9t\u00e9 mesur\u00e9e durant les \u00e9t\u00e9s 2010 et 2011, atteignant jusqu\u2019\u00e0 37 % de la masse totale au milieu du Lac L\u00e9man et environ 17 \u00e0 19 % dans la r\u00e9gion du Petit Lac. En revanche, la stratification s\u2019affaiblit et la dispersion devient effective pendant l\u2019automne et l\u2019hiver gr\u00e2ce au brassage des eaux du m\u00e9talimnion, provoqu\u00e9 essentiellement par un refroidissement saisonnier et les vents froids.<\/p>\n
Les mesures isotopiques fournissent donc une compr\u00e9hension d\u00e9cisive de la circulation des eaux du lac. On peut en d\u00e9duire une estimation de l\u2019origine des mol\u00e9cules d\u2019eau dans le lac, leur temps de r\u00e9sidence dans le plan d\u2019eau ainsi que la distribution de polluants originaires du bassin versant du Rh\u00f4ne. Cela s\u2019applique aussi \u00e0 d\u2019autres rivi\u00e8res, aux stations d\u2019\u00e9purations qui se jettent dans le lac, ainsi qu\u2019\u00e0 la distribution de nutriments dans le lac et son oxyg\u00e9nation. Cette \u00e9tude pionni\u00e8re pourrait avoir de nombreuses r\u00e9percussions \u00e0 l\u2019avenir sur la gestion trans-frontali\u00e8re des eaux, par exemple pour d\u00e9terminer avec certitude l\u2019origine de polluants dans une approche pollueur-payeur. Il serait aussi possible de d\u00e9terminer dans quelle mesure une certaine quantit\u00e9 d\u2019eau correspond \u00e0 une certaine quantit\u00e9 d\u2019\u00e9nergie hydraulique et donc de lui inf\u00e9rer une valeur marchande pour la r\u00e9gion dont provient cette eau. En partant d\u2019une \u00e9chelle d\u2019analyse mol\u00e9culaire, on arrive ainsi \u00e0 d\u00e9terminer des enjeux cruciaux pour une grande r\u00e9gion trans-frontali\u00e8re \u00e0 l\u2019\u00e9chelle r\u00e9gionale.<\/p>\n