{"id":6496,"date":"2021-03-12T13:58:57","date_gmt":"2021-03-12T12:58:57","guid":{"rendered":"https:\/\/wp.unil.ch\/geoblog\/?p=6496"},"modified":"2021-03-12T16:13:47","modified_gmt":"2021-03-12T15:13:47","slug":"mixing-of-rhone-river-water-in-lake-geneva-leman-implications-on-the-biogeochemistry-of-the-lake","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/wp.unil.ch\/geoblog\/2021\/03\/mixing-of-rhone-river-water-in-lake-geneva-leman-implications-on-the-biogeochemistry-of-the-lake\/","title":{"rendered":"Mixing of Rh\u00f4ne River Water in Lake Geneva (L\u00e9man) : Implications on the Biogeochemistry of the Lake"},"content":{"rendered":"\n

Th\u00e8se soutenue par Gabriel Cotte, le 26 mars 2021, Institut des dynamiques de la surface terrestre (IDYST)<\/em><\/p>\n\n\n\n

Le L\u00e9man, situ\u00e9 \u00e0 la fronti\u00e8re entre la Suisse et la France, est le plus grand lac d\u2019Europe occidentale. Il alimente en eau potable environ 900 000 habitants vivant le long de ses c\u00f4tes. En plus de soutenir l\u2019activit\u00e9 de quelques 140 p\u00eacheurs professionnels, le lac accueille une large diversit\u00e9 de plantes et d\u2019animaux.<\/p>\n\n\n\n

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Pendant la deuxi\u00e8me moiti\u00e9 du 20e<\/sup> si\u00e8cle, le L\u00e9man a souffert d\u2019eutrophisation. Ce ph\u00e9nom\u00e8ne de croissance algale accrue fut provoqu\u00e9e par l\u2019augmentation des apports en nutriments dans ces eaux, due \u00e0 l\u2019intensification des activit\u00e9s humaines. Entre autres, le phytoplancton, ces algues se d\u00e9veloppant dans la zone p\u00e9lagique du lac, c\u2019est-\u00e0-dire dans sa colonne d\u2019eau, ont consid\u00e9rablement prolif\u00e9r\u00e9 suite \u00e0 l\u2019augmentation des concentrations en phosphore. Ces plantes utilisent la lumi\u00e8re du soleil et les nutriments dissous dans l\u2019eau pour effectuer la photosynth\u00e8se et ainsi cro\u00eetre. Un fois mortes, elles sont d\u00e9compos\u00e9es par les bact\u00e9ries du lac. Ce processus consomme de l\u2019oxyg\u00e8ne pr\u00e9sent sous forme dissoute dans l\u2019eau. La prolif\u00e9ration des algues a donc entra\u00een\u00e9 une forte diminution de la teneur en oxyg\u00e8ne dans l\u2019eau. Ce ph\u00e9nom\u00e8ne, appel\u00e9 hypoxie, peut provoquer d\u2019intenses bouleversements dans les \u00e9cosyst\u00e8mes aquatiques. Par exemple, l\u2019hypoxie des couches profondes du L\u00e9man a provoqu\u00e9 une forte diminution de la population de cor\u00e9gone, ce poisson ne pouvant survivre en dessous d\u2019une certaine concentration en oxyg\u00e8ne. Par ailleurs, l\u2019eutrophisation des plans d\u2019eau peut d\u00e9clencher l\u2019apparition d\u2019esp\u00e8ces toxiques d\u2019algues telles que les cyanobact\u00e9ries.<\/p>\n\n\n\n

Afin de lutter contre ce ph\u00e9nom\u00e8ne r\u00e9pertori\u00e9 dans de nombreux lacs autour du monde, la CIPEL (Commission Internationale pour la Protection du L\u00e9man) a mis en place des mesures de r\u00e9duction d\u2019apport en phosphore au lac \u00e0 partir des ann\u00e9es 70. De nouvelles stations d\u2019\u00e9puration ont \u00e9t\u00e9 construites et des syst\u00e8mes de d\u00e9phosphatation des eaux us\u00e9es ont \u00e9t\u00e9 install\u00e9s. De plus, les d\u00e9tergents \u00e0 base de phosphate ont progressivement \u00e9t\u00e9 interdits. Ces mesures ont permis une diminution de la concentration en phosphore dans le lac et une am\u00e9lioration de qualit\u00e9 de l\u2019eau. Cependant, la quantit\u00e9 d\u2019algue mesur\u00e9e chaque ann\u00e9e n\u2019a pas diminu\u00e9. Ce paradoxe am\u00e8ne \u00e0 la question suivante : pourquoi le phytoplancton croit-il toujours autant avec moins de nutriments ? Actuellement, l\u2019effet suppl\u00e9mentaire du changement climatique perturbe l\u2019\u00e9cosyst\u00e8me l\u00e9manique et emp\u00eache un retour aux conditions d\u2019avant 1950. En effet, le r\u00e9chauffement climatique provoque une augmentation de la temp\u00e9rature de l\u2019eau et une extension de la saison de croissance des algues. Dans ce contexte, il est primordial de bien comprendre la dynamique des nutriments \u00e0 travers le lac pour comprendre et pr\u00e9voir l\u2019\u00e9volution de cet \u00e9cosyst\u00e8me.<\/p>\n\n\n\n

Le fleuve Rh\u00f4ne, qui prend sa source dans le canton du Valais \u00e0 160 km en amont du L\u00e9man, est le principal affluent du lac. Le glacier du Rh\u00f4ne qui recouvrait l\u2019emplacement du L\u00e9man lors du dernier maximum glaciaire, il y a environ 20 000 ans, se trouve maintenant au fond de sa vall\u00e9e \u00e0 2341 m. En plus d\u2019\u00eatre le principal apport en eau et en s\u00e9diment, le Rh\u00f4ne apporte au lac la majorit\u00e9 du phosphore indispensable \u00e0 la croissance des algues. Pour son d\u00e9veloppement, le phytoplancton a besoin d\u2019un \u00e9quilibre entre plusieurs param\u00e8tres : la lumi\u00e8re, la temp\u00e9rature et la concentration en nutriments. Au cours du printemps, la couche de surface qui re\u00e7oit les rayons du soleil, appel\u00e9e zone euphotique, est progressivement appauvrie en nutriments par la photosynth\u00e8se. L\u2019apport en nouveaux nutriments ne s\u2019effectue donc que par le recyclage des algues mortes ou par les rivi\u00e8res. Selon le m\u00e9lange des eaux de la rivi\u00e8re avec les eaux du lac qui les re\u00e7oit, diff\u00e9rents effets de fertilisation peuvent \u00eatre observ\u00e9s. Si la rivi\u00e8re, moins dense que les eaux du lac, flotte sur ce dernier, les nutriments qu\u2019elle transporte seront alors directement (bio)disponibles pour le phytoplancton. En revanche, si la rivi\u00e8re plus dense, plonge au fond du lac, ses nutriments n\u2019atteindront pas la zone euphotique et ne produiront pas d\u2019effet de fertilisation. Et donc, qu\u2019en est-il du r\u00f4le du Rh\u00f4ne dans la fertilisation du L\u00e9man ? Cette th\u00e8se s\u2019est ainsi port\u00e9e sur la dispersion des eaux du Rh\u00f4ne et de ses nutriments dans le L\u00e9man et \u00e0 leur effet de fertilisation engendr\u00e9 dans le lac.
La premi\u00e8re question pos\u00e9e a \u00e9t\u00e9 celle de la dispersion du Rh\u00f4ne : o\u00f9 retrouve-t-on ses eaux dans le L\u00e9man selon la saison ? Il a \u00e9t\u00e9 observ\u00e9 du printemps \u00e0 l\u2019automne un sc\u00e9nario interm\u00e9diaire aux deux pr\u00e9sent\u00e9s ci-dessus. Le Rh\u00f4ne, entre 8 et 12\u00b0C \u00e0 cette p\u00e9riode de l\u2019ann\u00e9e, va tout d\u2019abord plonger dans les couches de surface plus chaudes du L\u00e9man avant de s\u2019introduire dans la colonne d\u2019eau \u00e0 la profondeur o\u00f9 sa densit\u00e9 \u00e9quivaut celle du lac. Cet \u00e9coulement, mesur\u00e9 entre 10 et 20 m en \u00e9t\u00e9, est ensuite dirig\u00e9 par les courants du L\u00e9man. Ces courants prennent la forme de tourbillons, comme dans les oc\u00e9ans, appel\u00e9s gyres. Ceux-ci sont provoqu\u00e9s par la force du vent et de la rotation de la Terre, dite de Coriolis. Il a ainsi pu \u00eatre constat\u00e9 que cet \u00e9coulement d\u2019eau du Rh\u00f4ne \u00e9tait dispers\u00e9 \u00e0 l\u2019\u00e9chelle de tout le lac par ces gyres et qu\u2019il pouvait atteindre le Petit-Lac en seulement trois mois.<\/p>\n\n\n\n

Par la suite, la question de l\u2019impact de ce transport des eaux du Rh\u00f4ne dans la dynamique des nutriments du L\u00e9man s\u2019est pos\u00e9e. Pour y r\u00e9pondre, une \u00e9tude a \u00e9t\u00e9 men\u00e9e \u00e0 la nouvelle plateforme scientifique L\u00e9XPLORE, ancr\u00e9e \u00e0 500 m du port de Pully, \u00e0 l\u2019Est de Lausanne. Il en est ressorti qu\u2019un apport important en nitrates et en silice des eaux plus profondes pouvait avoir lieu lorsque le lac \u00e9tait agit\u00e9 par de forts vents. De plus, l\u2019apport en silice du Rh\u00f4ne, via l\u2019\u00e9coulement interm\u00e9diaire d\u00e9crit plus haut, a pu \u00eatre mis en \u00e9vidence au niveau de cette station situ\u00e9e au milieu du Grand-Lac.<\/p>\n\n\n\n

Enfin, dans le but de d\u00e9terminer le r\u00f4le de fertilisation du Rh\u00f4ne dans sa zone d\u2019embouchure, une \u00e9tude multidisciplinaire men\u00e9e par des \u00e9quipes de recherche de l\u2019UNIL, l\u2019UNIGE et l\u2019EPFL s\u2019est port\u00e9e sur la zone du Haut-Lac. Les r\u00e9sultats ont montr\u00e9 que cette partie orientale du lac \u00e9tait une zone privil\u00e9gi\u00e9e pour la croissance du phytoplancton du fait de la fertilisation directe des eaux du L\u00e9man par les nutriments du Rh\u00f4ne.<\/p>\n\n\n\n

Les conclusions de cette th\u00e8se permettent de mieux comprendre la relation entre le L\u00e9man et son tributaire principal, le Rh\u00f4ne, et son r\u00f4le dans la fertilisation de cet \u00e9cosyst\u00e8me lacustre.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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