Des pluies extrêmes aggravent la prolifération d’algues le long des côtes sud-coréennes

Une modification profonde de la chimie des eaux côtières

Les précipitations extrêmes sont en train de remodeler la composition des eaux côtières le long du littoral sud-coréen. C’est le constat dressé par une nouvelle étude pluriannuelle publiée dans la revue Frontiers in Marine Science. Ces pluies intenses ont pour effet mécanique de drainer les nutriments présents sur les terres vers la mer, alimentant ainsi la prolifération d’algues. Ce phénomène, exacerbé par le réchauffement climatique, modifie non seulement la localisation mais aussi la fréquence d’apparition de ces efflorescences, avec des conséquences directes pour les écosystèmes marins et les communautés littorales.

Les environnements côtiers s’avèrent particulièrement sensibles aux changements climatiques induits par le réchauffement global. Cette sensibilité se manifeste par des altérations des précipitations, des températures, une élévation du niveau de la mer et une fréquence accrue des événements météorologiques extrêmes. Dans ce contexte global, les recherches soulignent désormais le rôle critique des épisodes de pluies torrentielles dans la modification des processus biogéochimiques estuariens, propulsant des vagues de nutriments dans les eaux.

Pour parvenir à ces conclusions, des chercheurs de l’Université maritime et océanique de Corée, située à Busan, ont analysé six années de mesures saisonnières. Leur terrain d’étude s’est concentré sur l’estuaire du fleuve Nakdong, le déversoir du plus long cours d’eau de Corée du Sud, qui se jette dans la mer près de Busan. En comparant les relevés pluviométriques avec les variations d’acidité, de salinité, de nutriments et de chlorophylle-a — un pigment utilisé comme indicateur de la quantité d’algues microscopiques —, ils ont mis en lumière un schéma clair : lorsque de fortes pluies s’abattent, la chimie des eaux côtières change radicalement.

L’eutrophisation : le lien crucial entre terre et mer

Les estuaires se situent à la frontière physique entre la terre et la mer, et leurs conditions écologiques dépendent fortement du volume d’eau douce déversé par les rivières. L’étude a révélé que, durant les périodes de précipitations extrêmes, le fleuve Nakdong décharge de grands volumes d’eau douce dans l’estuaire. Ce phénomène provoque une baisse brutale de la salinité et transporte massivement des nutriments lessivés depuis les terres. Les concentrations de ces éléments grimpent de manière spectaculaire durant la saison humide : le phosphore augmente jusqu’à 36 fois, l’azote jusqu’à 70 fois, et la silice atteint des concentrations 740 fois supérieures à la normale.

Ce processus d’enrichissement de l’eau en nutriments, qui stimule la croissance des plantes et des algues, est connu sous le terme d’eutrophisation. Si les algues constituent la base des chaînes alimentaires marines, leur croissance excessive peut mener à des efflorescences algales nuisibles. Ces proliférations sont capables d’épuiser l’oxygène présent dans l’eau, de libérer des toxines et de perturber gravement les pêcheries ainsi que la vie marine. Les recherches confirment que les pluies extrêmes agissent comme un moteur clé de cette eutrophisation, particulièrement dans les eaux au large où les nutriments évacués s’accumulent.

Par rapport aux périodes sèches, les niveaux de nutriments augmentent de plusieurs ordres de grandeur lors des saisons de fortes pluies, suivant fidèlement la courbe des précipitations. Ce pic est intensifié par les activités humaines : le ruissellement agricole, les eaux usées et la pollution urbaine ajoutent des nutriments aux paysages, que la pluie se charge ensuite de transporter vers les rivières. La Corée du Sud, qui connaît déjà une augmentation à long terme des précipitations et des jours de pluie intense, voit ainsi le lien entre météo et qualité de l’eau devenir un enjeu prédictif majeur.

Un paradoxe géographique : l’estuaire contre le large

Bien que l’estuaire reçoive la première vague d’eau douce et de nutriments, l’étude démontre que sa réponse biologique diffère de celle des eaux situées plus au large. De manière peut-être contre-intuitive, les niveaux d’algues à l’intérieur de l’estuaire ont souvent chuté plutôt que d’augmenter lors des événements de pluies extrêmes. Cela s’explique par un effet de dilution et de lessivage : les grands volumes d’eau de rivière, se déplaçant rapidement, balaient les algues avant qu’elles ne puissent s’accumuler sur place.

À l’inverse, les eaux situées juste au-delà de l’embouchure de l’estuaire racontent une histoire différente. Là-bas, les panaches fluviaux riches en nutriments se dispersent dans l’océan côtier, où l’eau est moins turbulente. Cet environnement plus calme permet aux algues d’utiliser les nutriments nouvellement apportés pour se multiplier, entraînant des concentrations plus élevées de chlorophylle-a. En d’autres termes, une pluie intense peut supprimer la croissance des algues à proximité immédiate de la rivière tout en stimulant des efflorescences plus loin en mer.

Ces réponses contrastées, parfois opposées entre l’estuaire et l’océan proche, soulignent l’importance capitale d’étudier conjointement ces deux zones. Les changements survenant dans une zone peuvent se répercuter dans l’autre, déterminant ainsi l’endroit précis où les efflorescences algales finiront par émerger. Cette dynamique complexe nécessite une observation fine pour comprendre comment les panaches fluviaux interagissent avec les eaux du large.

L’année 2020 : une étude de cas record

Pour affiner leur analyse, l’équipe de recherche a utilisé une technique d’apprentissage automatique (machine-learning) afin de regrouper des conditions d’eau similaires, révélant des schémas récurrents liés aux précipitations et au débit fluvial. Les résultats ont montré des cycles saisonniers marqués : les pluies de mousson d’été apportent les précipitations et le débit fluvial les plus élevés, entraînant de fortes augmentations de l’apport en nutriments. À l’opposé, l’hiver et le printemps restent relativement stables, avec un débit plus faible et des niveaux de nutriments réduits.

Une année en particulier est sortie du lot : 2020. Durant cette période, la Corée du Sud a subi des précipitations prolongées et record, totalisant 48 jours de pluie en l’espace de deux mois, soit les précipitations estivales les plus élevées depuis 1971. Au cours de cet épisode, les concentrations de nutriments ont bondi et les niveaux d’algues au large ont augmenté de manière marquée. Cela a créé des « marées rouges » dominées par le dinoflagellé Ceratium furca.

Cet événement spécifique souligne à quel point les conditions météorologiques extrêmes peuvent amplifier les réponses écologiques dans les systèmes côtiers. Bien que les eaux du large réagissent plus lentement que l’estuaire, elles montrent des changements notables suite aux périodes de fortes pluies. L’utilisation de données historiques couplée à l’intelligence artificielle a permis de confirmer que ces pics ne sont pas aléatoires, mais bien corrélés à l’intensité des événements climatiques.

Vers une gestion adaptée au changement climatique

Comprendre comment les précipitations façonnent les écosystèmes côtiers est crucial à mesure que les modèles climatiques évoluent. Le changement climatique devrait intensifier les précipitations dans de nombreuses régions, y compris certaines parties de l’Asie de l’Est, augmentant le risque de proliférations d’algues récurrentes à l’avenir. Cela exige des stratégies de gestion qui considèrent collectivement les systèmes fluviaux et les eaux marines avoisinantes. Les programmes de surveillance qui suivent les précipitations, le débit des rivières et la qualité de l’eau côtière sur de longues périodes seront essentiels pour prédire les efflorescences nuisibles.

La réduction de la pollution par les nutriments sur terre, notamment par l’amélioration du traitement des eaux usées et la gestion du ruissellement agricole, pourrait également aider à limiter les effets en aval des pluies intenses. Il est encourageant de noter que l’étude montre aussi que les systèmes côtiers répondent rapidement aux changements dans l’apport en nutriments. Cela signifie que des actions de gestion ciblées peuvent faire une réelle différence pour protéger ces environnements fragiles.

Une meilleure planification de l’utilisation des sols, des contrôles de pollution renforcés et des systèmes de surveillance d’alerte précoce pour les efflorescences algales pourraient aider les communautés côtières à mieux se préparer. En révélant comment les tempêtes et le ruissellement altèrent l’équilibre des nutriments et des algues, cette recherche offre une image plus claire de la manière dont la science peut guider les solutions dans un monde plus humide et variable.

Selon la source : phys.org

Créé par des humains, assisté par IA.