La dynamique du dioxyde de carbone et du méthane dans un réservoir tropical

Soueid, Cynthia (2020). « La dynamique du dioxyde de carbone et du méthane dans un réservoir tropical » Thèse. Montréal (Québec, Canada), Université du Québec à Montréal, Doctorat en biologie.

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Résumé

Les réservoirs sont reconnus comme étant des émetteurs de gaz à effet de serre (GES) vers l’atmosphère, comme le dioxyde de carbone (CO2) et le méthane (CH4), pourtant, l’ampleur globale de ces émissions est encore incertaine et débattue. Les GES sont émis à travers plusieurs voies dans les réservoirs (la diffusion en surface, l’ébullition, le dégazage, et les émissions dans l’effluent, cependant, elles ne sont généralement pas toutes prises en compte dans les bilans de carbone des réservoirs. Les flux de GES varient énormément entre les réservoirs, mais aussi au sein d’un même système en fonction de du temps, de l’espace, et de la voie d’émission. Prédire les émissions de carbone à l’échelle de l’écosystème des réservoirs actuels et futurs est donc un défi, et nécessite une bonne compréhension des processus qui sous-tendent les flux de CO2 et de CH4. Les flux de GES des réservoirs résultent de la somme des apports horizontaux, des échanges gazeux à l’interface sédiment-eau, du transport vertical des gaz, et du métabolisme dans la colonne d’eau. Ces processus sont rarement quantifiés dans les réservoirs, et sont souvent étudiés séparément. Par conséquent, la connaissance actuelle de la régulation du CO2 et du CH4 est fragmentée, n’offrant pas de portrait intégral de l’importance relative des processus et de leurs interactions à l’échelle de l’écosystème. Le but général de cette thèse est de construire un portrait complet des flux de CO2 et CH4 et des processus qui les sous-tendent ces émissions dans le réservoir Batang Ai situé sur l’ile tropicale de Bornéo. Cet objectif a été réalisé grâce à une combinaison de techniques : échantillonnage sur le terrain, incubations expérimentales, et modélisation.Les résultats montrent que les flux diffusifs et ebullitifs sont relativement faibles dans le réservoir, dont l’empreinte carbone est principalement due au dégazage et aux émissions dans l’effluent, de CH4 surtout (Chapitre I). Les flux mesurés contrastent avec les prédictions des modèles actuels qui surestiment la diffusion de surface et l’ébullition et sous-estiment les flux en aval du barrage. La composition du sol, les patrons de sédimentation, le métabolisme net du CO2, et la dynamique des GES en eaux profondes ont été identifiés comme éléments clés à investiguer pour améliorer la modélisation des flux de GES des réservoirs. La contribution relative des sources qui soutiennent la diffusion de surface change le long du continuum hydrologique, avec une influence décroissante des apports horizontaux, et diffèrent entre les deux gaz, avec un plus grand apport des sédiments pour le CH4 versus de la couche profonde pour le CO2 (Chapitre II). Le métabolisme dans la colonne d’eau joue un rôle majeur, dans le cas du CO2 et du CH4, mais est aussi la composante la plus variable et incertaine des budgets épilimnetiques de ces gaz. La modélisation du CO2 et du CH4 dans la couche profonde, qui alimente les émissions en aval, suggère que l’accumulation de gaz s’est stabilisée environ 10 ans après la construction du barrage (Chapitre III). La comparaison entre les données modélisées et mesurées a révélé que la production anaérobique de CO2 et la méthanogenèse dans la colonne d’eau sont des processus peu connus, mais importants dans la dynamique des GES en profondeur. Les patrons de CO2 et CH4 en eaux profondes sont étroitement liés à la concentration en oxygène (O2), qui a un grand impact sur la respiration aérobique et sur l’oxydation du CH4. Parmi les paramètres du modèle, la diffusivité verticale des gaz joue un rôle fondamental à travers son effet direct sur le transport des gaz, et son impact sur le profile d’O2, modulant indirectement les processus métaboliques.La combinaison des résultats des trois chapitres présente un portrait exhaustif permettant une meilleure compréhension du rôle et de l’interaction des voies d’émissions, des processus, et des facteurs qui régissent la dynamique du CO2 et du CH4 à l’échelle de l’écosystème. À travers un échantillonnage spatiotemporel détaillé, l’étude montre la variabilité des composantes mesurées, et révèle leurs chagements le long de la transition hydrologique d’une rivière à un réservoir. Cette recherche fournie des informations manquantes sur le cycle des GES dans un réservoir stratifié en permanence, un trait commun dans les régions tropicales sous étudiées et où la construction de barrages est en forte expansion. Les connaissances acquises ici, particulièrement à travers la modélisation, sont aussi en partie transférables aux réservoirs à plus grande échelle. Finalement, cette thèse identifie les failles dans les connaissances actuelles à combler pour améliorer les modèles et les grandes sources de variabilité et d’incertitude, guidant ainsi les recherches futures sur les GES dans les réservoirs. _____________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : dioxyde de carbone, méthane, gaz à effet de serre, réservoir, métabolisme, modélisation, flux

Type: Thèse ou essai doctoral accepté ()
Informations complémentaires: Fichier numérique reçu et enrichi en format PDF / A.
Directeur de thèse: Prairie, Yves
Mots-clés ou Sujets: Réservoirs (Lacs) / Régions tropicales / Émissions de gaz à effet de serre / Modélisation / Gaz carbonique / Méthane / Dynamique des gaz / Flux d'échanges gazeux à l'interface air-eau
Unité d'appartenance: Faculté des sciences > Département des sciences biologiques
Déposé par: Service des bibliothèques
Date de dépôt: 23 avr. 2021 07:45
Dernière modification: 23 avr. 2021 07:45
Adresse URL : http://archipel.uqam.ca/id/eprint/14199

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