Facteurs spatio-temporels influençant les gaz à effet de serre en rivière tempérée

Abstract

Le dioxyde de carbone (CO2), le méthane (CH4) et l’oxyde nitreux (N2O) sont trois des principaux gaz à effet de serre (GES) influençant les changements climatiques (IPCC, 2014). La variabilité des concentrations fluviales de ces GES est souvent liée à l’utilisation du territoire, aux caractéristiques internes de la rivière et au régime hydrique. Cependant, peu d’études se sont penchées sur l’influence de ces facteurs sur la dynamique couplée de ces trois gaz au fil des saisons. Pour cette étude, nous avons mesuré les concentrations et flux de CO2, CH4 et N2O le long d’une rivière tempérée : la Rivière du Nord, une fois par saison durant trois années consécutives. Le long du bassin versant de cette rivière la géologie diffère entrainant un changement radical d’utilisation du territoire. De fortes différences saisonnières ont été observées : les concentrations de CO2 et N2O étaient plus élevées en hiver, tandis que celles de CH4 étaient plus importantes l’été. Les sites de confluence majeure avaient les émissions les plus élevées. Les concentrations ont été influencées par l’utilisation des terres, les plus fortes concentrations de tous les GES se trouvant où les activités urbaines et agricoles sont les plus intensives. Cependant, la variabilité spatiale fut minimisée pendant les périodes de fort débit. Bien que l’utilisation du territoire ait influencé la variabilité spatiale des concentrations le long de la rivière, les changements de températures et de régime hydrique provoqués par les saisons ont influencé, respectivement, l’importance relative des gaz et leurs concentrations et émissions globales.

Carbon dioxide (CO2), methane (CH4), and nitrous dioxide (N2O) are three of the main greenhouse gases (GHGs) that influence climate change (IPCC, 2014). Variability in the riverine concentrations of these three GHGs is often related to land use, within river features, and hydrologic regimes. However, few studies have looked at the interacting influence of these factors on the coupled dynamics of these gases across seasons. Here, we measured CO2, CH4, and N2O concentrations and fluxes along a 146.6 km stretch of the main stem of a north temperate river, with a change in geology resulting in a sharp shift in land use once per season for three consecutive years. Strong seasonal differences in gas concentrations were observed: CO2 and N2O were both higher overall during winter but were occasionally undersaturated, whereas summer had the highest concentrations of CH4. Sites of major confluence had the highest emissions, acting as vents. Concentrations were influenced by land use, with the highest concentrations of all gases found in the lower reaches where urban and agricultural activity are most intensive. However, spatial variability was minimized during periods of high flow when the river acted more like a pipe. This suggests that how major gases are coupled is largely a function of differential processes across seasons. Although land use influenced the spatial variability in concentrations along the river, seasonal changes in temperature influenced the relative importance of the gases, and hydrology mediated their overall concentrations and emissions.