Water quality impacts from tidal flooding in the lower Chesapeake Bay
Cette étude apporte la première preuve que les inondations de marée dans la région de Hampton Roads de la baie de Chesapeake entraînent de manière indépendante des augmentations subséquentes des concentrations de chlorophylle *a* dépassant les seuils de dégradation de la qualité de l'eau, particulièrement durant l'été et l'automne lorsqu'elles sont combinées à des températures élevées, à l'ensoleillement et à des marées de printemps amplifiées.
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Dans les voies navigables peu profondes et sinueuses où les rivières rejoignent la mer, une lutte silencieuse pour l'équilibre se joue chaque jour. Ces estuaires côtiers sont souvent étouffés par un excès de nutriments, principalement de l'azote et du phosphore, qui agissent comme des engrais pour des plantes microscopiques appelées algues. Lorsque ces nutriments arrivent en petites quantités régulières, les algues croissent à un rythme gérable. Mais lorsqu'ils arrivent en une vague soudaine, les algues peuvent se multiplier de manière explosive, formant des fleurs qui bloquent la lumière du soleil et épuisent l'oxygène, nuisant ainsi aux poissons et à la vie aquatique. Pendant des décennies, les scientifiques et les régulateurs se sont concentrés sur l'arrêt de ces arrivées massives de nutriments provenant de la terre, telles que le ruissellement des fermes ou des rues des villes lors de fortes pluies. Cependant, à mesure que le niveau de la mer s'élève, un autre type de mouvement d'eau devient plus fréquent : l'inondation par la marée. Cela se produit lorsque les marées hautes poussent l'eau au-delà des bords du rivage et dans les zones de faible altitude, même sans tempête ni pluie. La question à laquelle font face les chercheurs est de savoir si cette montée des eaux, simplement en débordant des berges, transporte suffisamment de nutriments cachés pour déclencher ces fleurs d'algues nocives par elle-même.
Dans la partie inférieure de la baie de Chesapeake, plus précisément dans un estuaire urbain peu profond appelé la rivière Lafayette, une équipe de chercheurs s'est donné pour mission de répondre à cette question. Ils ont surveillé la rivière pendant six ans, de 2017 à 2023, en utilisant des capteurs ancrés à des quais pour suivre les niveaux d'eau, le vent, la pluie et la quantité de pigment vert d'algue, connu sous le nom de chlorophylle, dans l'eau. Leur objectif était de voir si les périodes de hautes eaux, où la marée rampe simplement sur la terre, étaient suivies de pics de croissance d'algues. Les chercheurs ont découvert que la réponse est oui. Plus de la moitié du temps, ils ont observé que des niveaux d'eau élevés, de la pluie ou des vents forts étaient suivis d'une augmentation des algues en l'espace de quelques jours. Ce qui était le plus surprenant, c'est que des niveaux d'eau élevés à eux seuls, sans aucune pluie ou vent pour les aider, étaient souvent suffisants pour provoquer une prolifération d'algues. En fait, lorsque le niveau de l'eau montait assez haut pour inonder les rues, la concentration d'algues dépassait fréquemment la limite locale pour une eau de qualité sûre, qui est fixée à 20 microgrammes par litre.
L'étude a révélé que ce processus n'est pas un événement unique mais un schéma récurrent lié au rythme des marées et des saisons. Les chercheurs ont remarqué que la connexion entre les hautes eaux et les fleurs d'algues était la plus forte durant les mois d'été et d'automne. Durant ces saisons, l'eau est chaude et les jours sont longs, des conditions qui agissent comme un feu vert pour la croissance des algues. Lorsque les marées poussaient assez haut pour inonder la terre durant ces mois chauds, l'eau apportait avec elle une charge de nutriments qui reposaient sur les rues et dans le sol. Même sans une tempête pour emporter les nutriments, le simple fait que la marée monte et descende sur la terre était suffisant pour remuer ces nutriments et nourrir les algues. Les chercheurs ont également examiné la durée de l'inondation. Ils ont constaté que dans les mois où l'eau restait au-dessus de la ligne de crue pendant plus de 60 heures, le lien entre les hautes eaux et les fleurs d'algues devenait encore plus fort. Cela suggère que plus l'eau stagne sur la terre, plus elle peut collecter et livrer de nutriments à la rivière.
Bien que les chercheurs aient confirmé que les inondations par la marée peuvent stimuler la croissance des algues, ils ont également trouvé que l'histoire est complexe. Parfois, une tempête massive avec de fortes pluies et des vents violents emportait les algues, purifiant l'eau plutôt que de la rendre plus verte. Cela se produisait lors de mois où l'inondation était extrême, suggérant qu'il existe un point de bascule où la force de l'eau devient trop forte pour que les algues survivent. Cependant, dans de nombreux autres cas, la combinaison des marées hautes, de la pluie et du vent travaillait ensemble pour créer la tempête parfaite pour une prolifération. L'étude a montré que lorsque ces trois facteurs se produisaient simultanément, les niveaux d'algues pouvaient monter en flèche à plus de 100 microgrammes par litre, un niveau qui pose une menace significative pour l'écosystème. Les chercheurs ont également noté que de petites quantités d'inondation, durant seulement quelques heures, pouvaient parfois déclencher une prolifation si l'eau était déjà chaude et que la terre était restée sèche pendant un certain temps, permettant ainsi l'accumulation de nutriments.
Cette recherche change notre compréhension de la santé des eaux côtières. Pendant des années, les efforts pour nettoyer la baie de Chesapeake se sont concentrés sur la réduction de la pollution provenant des tuyaux et des champs. Mais cette étude suggère qu'à mesure que le niveau de la mer continue de s'élever, les marées elles-mêmes deviennent une source majeure de pollution. L'eau qui inonde les rues n'est pas seulement de l'eau de mer propre ; c'est un vecteur de nutriments qui peut alimenter des fleurs d'algues nocives. Les chercheurs ont découvert que dans la rivière Lafayette, la charge de nutriments livrée par ces inondations de marée peut être massive, dépassant parfois la quantité totale d'azote autorisée pour entrer dans la rivière de toutes les autres sources combinées. Cela signifie que même si nous arrêtons toute la pollution provenant de la terre, la montée de la mer pourrait maintenir l'eau en mauvaise santé en apportant sa propre réserve de nutriments. L'étude n'offre pas de solution simple, mais elle donne un avertissement clair : à mesure que les marées montent plus haut et plus fréquemment, elles continueront de nourrir les algues, rendant plus difficile la restauration de la baie vers un état sain. Les conclusions suggèrent que les futurs plans de protection des eaux côtières doivent tenir compte de cette nouvelle source de pollution croissante, sous peine de voir la qualité de l'eau se dégrader malgré nos meilleurs efforts pour assainir les terres.
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