En 2021, alors que les fêtards à travers l'Amérique ont célébré le 4 juillet, trois chercheurs ont traversé un delta de la rivière peu profonde dans le désert du Nouveau Mexicain. Abby Eckland, Irina Overeem et Brandee Carlson se tenaient dans ce qui restait du Rio Grande – des années de sécheresse avaient réduit la rivière à quelques petits canaux. Juste en aval, les canaux sont entrés dans le réservoir Elephant Butte – le plus grand du Mexique.
Puis, tout d'un coup, l'eau a commencé à monter. Tout d'abord, aux veaux des scientifiques. Puis au-dessus de leurs genoux.
« Wow, ça arrive vraiment », a fait remarquer Overeem.
La rivière est devenue boueuse et trouble. Les débris – feuilles tamirisées, aiguilles de pin et poubelle – ont parcouru le canal élargie. Les poissons morts sont relevés à la surface et sont venus se reposer dans les mauvaises herbes sur la rive. C'était une crue soudaine.
À ce stade, un tourisme normal se dirigerait probablement vers les collines, mais les scientifiques ont plutôt répondu avec excitation. C'était une opportunité d'enquête sur un phénomène naturel éphémère. Eckland a mis en bouteille les échantillons d'eau tandis que Overeem et Carlson ont vérifié l'équipement de détection qu'ils avaient placé dans la rivière ce matin-là.
Un puits de carbone dans le désert
Ce mois-ci, l'équipe a publié une nouvelle étude, dirigée par Eckland, en Recherche sur les ressources en eau. L'analyse s'appuie sur leur saison de terrain 2021 et analyse les informations sur les sédiments et le carbone organique dans l'eau de la rivière pour un résultat surprenant.
Les réservoirs comme Elephant Butte peuvent séquestrer le carbone organique dans des couches de sédiments, en particulier pendant les périodes de sécheresse et d'inondations soudaines. Essentiellement, le réservoir agit comme un puits de carbone – le fait de taper un matériau organique qui émettait autrement le dioxyde de carbone à travers la désintégration naturelle.
L'explication réside dans la physique. Normalement, lorsque l'eau s'écoule dans un réservoir, elle se propage sur la surface. Mais, si la rivière ramasse suffisamment de sédiments, le processus retourne à l'envers. Au lieu de l'eau de la rivière s'écoulant sur le dessus, un courant sous-marin le plonge vers le bas. Les scientifiques appellent cela un «panache hyperpycnal».
« Nous avons vu ce panache se développer en fonction des données des instruments que nous avons jetés près de l'embouchure du Rio Grande », a déclaré Eckland. « Cela signifie qu'il est probable que les sédiments, le carbone et les autres matériaux sont transportés se déroulent vers le bas du réservoir et se déposeront. »
Armés de ces preuves, les chercheurs ont ensuite tourné leur attention vers les échantillons qu'ils avaient recueillis sur le terrain. Il était temps de fouiller littéralement à travers la boue.
Sécheresses et inondations
En laboratoire, un éventail de tests caractérisait le contenu des échantillons de l'eau de la rivière, de l'eau du réservoir et des lits delta et réservoir sous-jacents. Une fois que ces valeurs ont été cartographiées, les chercheurs ont comparé leurs résultats à un référentiel de données historiques du US Bureau of Reclamation – un processus aidé par la familiarité d'Eckland avec le système après des années de stage avec le Bureau. Cela leur a permis d'extrapoler leurs résultats dans le temps.
« Abby avait beaucoup de liens avec les scientifiques là-bas et savait quoi rechercher », a déclaré Overem. « C'était vraiment bien que nous ayons ceci, en quelque sorte, la liaison avec le système gouvernemental fédéral. Cela a conduit à un partenariat unique. »
Enfin, l'équipe avait toutes les informations dont ils avaient besoin pour comparer la séquestration du carbone dans le delta de la rivière et le réservoir au cours des saisons, des années et même des décennies.
Ce deuxième ensemble d'analyse a fourni le résultat le plus frappant de l'étude. Non seulement le carbone organique était enterré sous des couches de sédiments, mais ce processus a été en fait amplifié pendant la sécheresse. Parce que l'empreinte globale du réservoir était plus petite pendant ces périodes, les sédiments se sont empilés plus rapidement.
« Il y a moins d'empreinte lorsque le niveau de l'eau est faible », a déclaré Eckland. « Il y a juste moins d'espace pour que ça puisse, donc vous obtenez plus de carbone enterré par zone. »
Le calendrier fortuitif de leur excursion sur le terrain a produit un autre aperçu – les taux d'enfouissement du carbone sont également élevés pendant les inondations soudaines. Cela a du sens, bien sûr. Les crues soudaines se déchirent dans le paysage, ramassant le sol lâche, les feuilles et tout ce qui traîne. Au moment où ils atteignent le réservoir, ils sont pleins de sédiments, ce qui crée un panache hyperpycnal, et plein de matière organique, qui est par la suite enfouie.
Bien que l'enfouissement en carbone dans les sédiments de réservoir ait été observé dans le passé, le nouvel article est le premier à identifier exactement comment cela se produit.
« Le lien clé est le rôle du panache hyperpycnal pour livrer du carbone au fond du réservoir », a déclaré Eckland.
Étapes suivantes
Comme pour toute nouvelle découverte scientifique, la prochaine étape consiste à confirmer la découverte et à recueillir plus d'informations. C'est déjà en cours. Overeem est récemment revenu sur le site avec l'ancien postdoc Instaar et le professeur adjoint actuel de l'Université du Nouveau-Mexique, Marisa Repasch, pour recueillir des échantillons dans le lit du réservoir. Le répasch est un expert en stockage de carbone organique dans le paysage, et son laboratoire travaille dur pour approfondir les caractéristiques chimiques des sédiments. Jusqu'à présent, les résultats préliminaires sont prometteurs.
« Nous avons trouvé des nombres encore plus élevés que ce qu'Abby a estimé », a déclaré Overeem.
Les chercheurs espèrent que ces résultats pourraient aider les gestionnaires de l'eau à prendre des décisions plus éclairées à l'avenir. Essentiellement, ils ont mis en évidence un avantage unique des réservoirs des terres sèches – qu'ils pourraient capturer et stocker le matériau source du gaz à effet de serre le plus omniprésent de la Terre. Cette perspicacité pourrait devenir importante pour peser les coûts et les avantages potentiels des infrastructures sur le paysage.
« Il y a un regain d'intérêt pour la séquestration du carbone, surtout parce qu'il pourrait y avoir un marché pour le carbone stocké à un moment donné dans le futur », a déclaré Oveem. « C'est une vision futuriste, mais nous aurons besoin de ce type d'informations pour y arriver. »
