Changements globaux dans les écosystèmes aquatiques

Colloque Hydroécologie 2008 - Clamart
Effets des activités de l’homme sur l'environnement à l’échelle de la planète
Paul Leadley
Université Paris Sud Orsay
Le "Millennium Ecosystem Assessment" (L'Evaluation des Ecosystèmes pour le Millénaire) a
évalué l'état des écosystèmes du monde à la fin du XXe siècle et a mis en évidence une
empreinte très forte de l'homme sur les écosystèmes à l'échelle planétaire. Ses prévisions
pour le futur basées sur des modèles suggèrent que l'impact de l'homme augmentera
considérablement au cours du XXIe siècle avec une forte diminution de la biodiversité et une
dégradation importante des services rendus par les écosystèmes. Je résumerai dans mon
intervention les grandes lignes de cette étude avant de me focaliser sur les outils
quantitatifs dont nous disposons actuellement pour évaluer l'impact de l'homme sur les
écosystèmes à l'échelle planétaire. Je montrerai les limites de ces outils en utilisant
l'exemple de l'impact des changements climatiques sur la biodiversité. Je terminerai avec un
aperçu des stratégies scientifiques visant à améliorer notre capacité d'évaluation et de
prévision, en m'appuyant sur les recherches en cours en France et sur les plans scientifiques
des programmes de l'ESSP (Earth System Science Partnership), notamment ceux de
DIVERSITAS et de l'IGBP.

Colloque Hydroécologie 2008 - Clamart
Etat des connaissances sur les changements dans les océans
Grégory Beaugrand
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Laboratoire d’Océanologie et de Géosciences
Station Marine de Wimereux
Notre planète est peuplée de 6 milliards et 200 millions d’humains. La pression exercée
par l’homme est telle qu’elle a une influence prononcée et grandissante sur la biosphère
et la géosphère depuis la révolution industrielle. Sur terre, la transformation, la
fragmentation et la destruction des habitats est responsable d’une érosion de la
biodiversité mille fois supérieure au taux naturel d’extinction. Richard leaky a qualifié
cette érosion de sixième extinction, la cinquième extinction étant celles qui a conduit à
la disparition des dinosaures il y a environ 65 millions d’années. Le scientifique hollandais
Paul Crutzen, prix nobel de chimie atmosphérique, argue que la planète est rentrée dans
une nouvelle ère géologique depuis la fin du 18ème siècle qu’il a proposé d’appeler Ere
Anthropocène. Le changement est global, influençant tous les compartiments ou
éléments fonctionnels de la Terre. L’océan ne fait pas figure d’exception.
Ce compartiment, représentant un peu plus de 70% de la surface de la Terre, subit les
effets de la pollution et la surexploitation de ces ressources. La biodiversité marine que
l’on croyait moins fragile montre des signes d’érosion de plus en plus perceptibles.
L’atmosphère n’est elle-aussi pas épargnée. Les activités humaines modifient sa
composition chimique. Il est très probable, au sens communément admis par le groupe
d’expert intergouvernemental sur l’évolution du climat que l’élévation globale des
températures observée depuis la fin des années 1970 soit le résultat de l’augmentation
de la concentration des gaz à effet de serre dans l’atmosphère.
En sus des problèmes directs reliés aux pollutions, la surexploitation et l’invasion
d’espèces exotiques, l’augmentation de la concentration du dioxyde de carbone et de la
température risque d’occasionner des modifications majeures de la biodiversité, la
structure et le fonctionnement de la biosphère océanique.
Cette conférence montrera l’impact des changements globaux sur la biosphère océanique
et abordera les conséquences potentielles pour son fonctionnement et l’humanité.

Colloque Hydroécologie 2008 - Clamart
Changements globaux dans les écosystèmes aquatiques continentaux
Daniel Gerdeaux, INRA Thonon
A l’échelle de la planète, le Millenium Ecosystem Assessment a identifié 5 causes de
changements importants dans les écosystèmes aquatiques continentaux : changement des
habitats, changement climatique, espèces envahissantes, surexploitation des espèces,
pollution (dont eutrophisation) (http://www.maweb.org/documents/document.358.aspx.pdf).
Ces causes interviennent à différentes échelles d’espace et de temps. Elles ne sont pas
indépendantes. Le changement climatique cause des changements dans les habitats déjà
perturbés par les activités humaines (hydroélectricité, chenalisation, irrigation). Le caractère
invasif d’une espèce est modifié par le réchauffement climatique et la mondialisation des
échanges commerciaux). La pollution, bien qu’ayant ses principaux effets à court terme
localement, peut avoir des effets à longue distance notamment par transfert atmosphérique
des éléments polluants.
La prise de conscience dans les pays développés des effets de la pollution, de la
surexploitation des ressources, des modifications des habitats, se traduit par des mesures
ambitieuses en Amérique du Nord et en Europe (DCE EAU). Toutefois, à l’échelle de la planète
la surexploitation des ressources et la pollution restent préoccupantes.
Dans un récent rapport (http://www.climatescience.gov/Library/sap/sap4-4/final-
report/default.htm) sur les options d’adaptation de la société aux changements dans les
écosystèmes et leurs ressources, les scientifiques américains concluent que les bonnes
pratiques qui devraient déjà être mises en place pour la conservation des écosystèmes
aquatiques rassemblent déjà tous les outils nécessaires à la prise en compte des changements
globaux à venir. Il faut les mettre en œuvre à bon escient.
A l’échelle planétaire, les écosystèmes aquatiques continentaux des régions arctiques et
subarctiques seront parmi les milieux les plus gravement perturbés. Dans ces milieux, le
changement portera sur la quantité et la durée d’enneigement, l’évaporation, la fonte du
permafrost, la quantité des UV incidents, et l’arrivée par voie atmosphérique de
micropolluants. Il est difficile de prévoir toutes les conséquences de ces changements sur ces
milieux jusqu’à présent les moins perturbés.
Les grands lacs (≥500 km²) qui représentent 68 % de l’eau douce liquide à la surface de la
planète ont subi et vont subir des altérations importantes. L’eutrophisation a été jugulée dans
les grands lacs du Saint-Laurent, mais les risques liés aux invasions d’espèces et à la pollution
demeurent. La pollution par des produits persistants comme les PCB est et sera un problème
global.
Les aires de répartition de beaucoup d’espèces vont changer. La résilience des écosystèmes
déjà réduite par tous ces changements et la vitesse du changement feront que beaucoup
d’espèces pourront être considérées comme invasives au moins sur le court-terme. Cette
question, comme les précédentes, justifierait une plus longue présentation.

Colloque Hydroécologie 2008 - Clamart
L’état des connaissances sur l’évolution du climat en France et quelques impacts
hydrologiques
Serge Planton
Météo-France, Centre National de Recherches Météorologiques,Toulouse
Au cours du XXe siècle, la température moyenne de la France a augmenté de 0,1°C par
décennie. En fin de XXe siècle, le réchauffement moyen s’est accéléré. Le réchauffement est
aussi très sensible Outre-Mer depuis la fin des années 70. Sur 1951-2000, il est net qu’en
France les étés sont de plus en plus chauds et qu’il y a de moins en moins de jour de gel en
hiver. Il y a de plus en plus de vagues de chaleur en été sur la plupart des régions et moins de
vagues de froid en hiver. L’évolution des précipitations est plus contrastée mais montre une
augmentation sur les deux tiers nord du territoire avec des contrastes saisonniers marqués,
en hausse en hiver et en baisse en été tandis que les sécheresses estivales sont en
augmentation. On ne détecte pas de changement notable en France sur certains aspects du
climat : les tempêtes, les précipitations intenses.
Les projections du changement climatique à l’échelle d’une région de la planète comme l’Europe
de l’Ouest, et a fortiori la France, sont incertaines. Pour l’Europe, la plupart des modèles
indiquent cependant des résultats similaires avec un réchauffement plus marqué en été et au
Sud, une augmentation des précipitations plus forte en hiver au Nord et une diminution des
pluies plus importante en été au Sud. Mais la localisation précise des changements climatiques
peut être différente d’une simulation à une autre. Les changements climatiques devraient
s’accompagner d’une modification de la fréquence des événements extrêmes en France.
L’augmentation des épisodes de forte chaleur est très probable. L’augmentation des pluies
intenses est probable mais pourrait être limitée, tandis que les sécheresses seront
probablement plus longues. D’après une étude récente, on peut s’attendre à une augmentation
de la fréquence de vents forts sur le Nord de la France et à une variation non décelable sur le
Sud. Des études sont en cours sur l’influence du changement climatique sur les évènements
de pluies diluviennes sur le Sud-Est de la France.
Les études d’impact du changement climatique montrent une tendance à un affaiblissement
des débits d’étiage estivaux au cours de ce siècle. En revanche, les résultats obtenus sur la
période hivernale ne sont pas très significatifs. Le changement climatique s’accompagnera
d’une diminution de la durée de l’enneigement, en particulier en moyenne montagne, tandis que
cette diminution sera moins marquée en haute montagne. Le risque d’avalanches de neige
poudreuse devrait diminuer, par contre le risque d’avalanche de neige humide devrait
augmenter. D’après les études conduites dans la communauté de recherche nationale, les
glaciers d’altitudes inférieures à 2900m vont continuer à fondre et il suffit d’un
réchauffement supérieur à 3° pour que la plupart des glaciers français soient réduits à néant.

Colloque Hydroécologie 2008 - Clamart
Les constats et les prévisions d’évolution de l’hydrologie et de la température des cours
d’eau
Frédéric Hendrickx (EDF R&D), Eric Sauquet (CEMAGREF)
La surveillance et l’étude des régimes hydrologiques sont des activités de longues dates, ce
qui nous permet de disposer d’observations continues sur de longue période (parfois
supérieure à 100 ans) en France.
Ces données ont permis d’examiner la stationnarité des régimes hydrologiques en plus de 100
points du territoire (Renard
et al ., 2006 ; Lang et Renard, 2007). Peu de changements
apparaissent, à trois exceptions près : en région alpine, les étiages d’hiver sont moins sévères
du fait d’une fusion nivale plus précoce. Les écoulements d’origine glaciaire sont en hausse
dans les Alpes du Nord. Ces évolutions sont principalement liées à l’augmentation des
températures sur le secteur ; pour les cours d’eau pyrénéens à dominante pluviale, les débits
d’étiage, les volumes annuels écoulés (dans une moindre mesure) et les pics de crue ont
tendance à diminuer ; dans le Nord-Est de la France, apparaît une tendance à une légère
aggravation des crues.
Ces données ont permis également de caler des modélisations pluie-débit pour prédire le
futur des cours d’eau du bassin Rhône Méditerranée (Leblois
et al ., 2004 ; Sauquet et al .,
2008) et de la Loire (Manoha
et al. , 2007). Force est de constater que les modifications des
débits diffèrent fortement d’un scénario climatique à un autre : les prédictions s’accordent
toutes sur une diminution des basses eaux mais dans des ordres de grandeur bien différents
sur le secteur analysé. La reconstitution des stocks et le soutien d’étiage estival dépendent
de l’évolution des précipitations en hiver et de celle des températures en été. Les prédictions
sont cohérentes lorsque les variables sont contrôlées de manière univoque par la température.
C’est le cas de la composante nivale des régimes hydrologiques qui est à la baisse sur les
bassins alpins en cohérence avec les récentes observations. Pour les crues, il est difficile
d’établir des conclusions solides. Les prédictions en quantité de pluie ne sont pas toutes
concordantes, celles concernant les extrêmes encore moins à l’échelle de la planète. Cette
incertitude se transfère sur les débits bien évidemment.
A l’instar de la variable débit, la température de l’eau a fait l’objet d’attention moindre de la
part du monde scientifique. Les séries de long terme sont rares, les pas de temps de
l’observation souvent mensuels ce qui peut constituer un facteur limitant dans l’analyse de
potentielles tendances.
L’observation de la température de l’eau afférente à la surveillance environnementale et à
l’exploitation des CNPE d’EDF offre toutefois la possibilité de caractériser l’évolution des
régimes thermiques durant ces trente dernières années. Il est ainsi possible de mettre en
évidence un réchauffement de +1 à +2 °C en moyenne annuelle du Rhône (Poirel et Desaint,
2008) et presque 2°C de la Loire (Moatar, 2006).