À mesure que la fréquence et l'intensité des ondes de chaleur augmentent aux États-Unis, un phénomène similaire mais plus frappant se produit dans les rivières américaines.
L'analyse des données de près de 1 500 sites aux États-Unis contigutes entre 1980 et 2022 a révélé que les vagues de chaleur dans les rivières accélèrent plus rapidement que et durent presque deux fois plus longtemps que les vagues de chaleur à air, selon une nouvelle étude réalisée par des chercheurs de Penn State.
« Les rivières sont souvent considérées comme des paradis sûrs et cool protégés contre les températures extrêmes », a déclaré Li Li, auteur correspondant et Barry et Shirley Isett professeur d'ingénierie environnementale au Département de génie civil et environnemental de Penn State.
« Notre étude montre, pour la première fois, que les rivières connaissent une augmentation plus rapide de la fréquence, de la durée et de l'intensité des vagues de chaleur que de l'air, et augmentent d'environ deux à quatre fois le taux de vagues de chaleur à l'air. »
La recherche, publiée dans la revue PNAa constaté que les périodes de températures de l'eau fluviale anormalement élevées sont une menace pour les écosystèmes aquatiques, la qualité de l'eau et l'approvisionnement alimentaire et la stabilité énergétique américaine.
« Nos résultats montrent que les vagues de chaleur fluviale augmentent plus rapidement que les vagues de chaleur de l'air, une tendance probablement dans le monde », a déclaré Kayalvizhi Sadayappan, auteur principal et boursier postdoctoral au Département de génie civil et environnemental de Penn State.
« Cela augmente le risque que les rivières souffrent à la fois de chaleur extrême et de faibles coulées d'eau en même temps, ce qui peut provoquer des conditions qui peuvent réduire les niveaux d'oxygène, stress la vie aquatique et même déclencher des matrices de poissons à grande échelle. »
La hausse des températures de la rivière peut exercer une pression sur plusieurs espèces aquatiques, dont beaucoup sont du sang-froid, en particulier des poissons d'eau froide comme le saumon et la truite, a déclaré Sadayappan.
L'étude a révélé que depuis 1980, les rivières à travers les États-Unis contiguës ont connu une augmentation moyenne de 11,6 jours par an lorsque les températures de l'eau ont dépassé 15 degrés Celsius (° C), ou 59 degrés Fahrenheit (° F) – un seuil de température qui peut stresser de nombreuses espèces.
Ces jours d'eau chaude ont grimpé le plus rapide dans le nord-est, les montagnes rocheuses et la région des Appalaches, avec des augmentations significatives observées à 82% des sites étudiés.
Les chercheurs ont également suivi des conditions plus extrêmes, définies comme des jours où les températures de la rivière dépassaient 20 ° C, ou 68 ° F. Ils ont constaté que les jours de contrainte thermique critiques augmentent le plus rapidement dans les régions du sud et des Appalaches, avec des augmentations significatives enregistrées à 74% des sites.
En revanche, les rivières du Midwest ont montré la hausse la plus lente dans les deux catégories, ajoutant seulement environ cinq jours supplémentaires par an au-dessus de 15 ° C et moins d'un jour par an au-dessus de 20 ° C.
En plus de nuire à la qualité de l'eau et de menacer la vie aquatique, les vagues de chaleur fluviale ont un impact sur les moyens de subsistance et les traditions culturelles qui tournent autour de ces écosystèmes, en particulier pour les communautés autochtones, a déclaré Sadayappan. Ils augmentent également les coûts de traitement de l'eau potable, limitent les loisirs et l'agriculture et perturbent la production d'énergie en provoquant des fermetures et en gaspillant de l'énergie.
Selon Li, les vagues de chaleur aérienne reçoivent généralement plus d'attention car elles ont un impact direct sur les humains, tandis que les vagues de chaleur fluviale passent souvent inaperçues à moins qu'elles ne provoquent des conséquences plus visibles, comme les matrices de poissons massives.
Alors que les vagues de chaleur dans les lacs, les océans et les grandes rivières sont bien documentés par des données satellites, environ trois des quatre rivières échappent à l'observation par satellite, a-t-elle expliqué. De plus, les données des décennies de mesures de capteurs de flux sont fragmentées et incohérentes. Pour combler cet écart, les chercheurs ont développé un modèle où les ordinateurs apprennent des modèles et font des prédictions à partir de grandes quantités de données pour reconstruire des températures quotidiennes quotidiennes cohérentes et continues.
« L'apprentissage en profondeur nous a permis d'identifier les événements des vagues de chaleur fluviales et de quantifier leurs caractéristiques et leurs tendances sur quatre décennies », a déclaré Sadayappan.
« Sans l'approche d'apprentissage en profondeur et les données reconstruites, nous n'aurions pas reconnu que les événements des vagues de chaleur fluviales ont augmenté plus rapidement que les vagues de chaleur de l'air. »
Ce travail met en évidence le besoin urgent de surveiller et d'atténuer la montée accélérée des vagues de chaleur fluviale, a déclaré Sadayappan.
L'étude a suggéré que le changement climatique est la force principale derrière l'augmentation des tendances des vagues de chaleur fluviale, car la hausse des températures de l'air influence fortement les conditions de la rivière. Les schémas de précipitations, en particulier la neige d'hiver, jouent également un rôle clé. Dans les régions de montagne comme les Rocheuses, le rétrécissement des manteau neigeux signifie des eaux de fonte moins fraîches pour tamponner les rivières, les laissant plus vulnérables aux vagues de chaleur.
Les activités humaines, telles que les barrages et l'agriculture, jouent un rôle secondaire dans la formation de la façon et de la façon dont les rivières sont les plus vulnérables à ces impacts, a ajouté Sadayappan.
« L'agriculture a atténué les vagues de chaleur fluviale via l'air et l'eau plus frais pendant l'irrigation, comme l'indiquent la baisse des tendances de la fréquence, de la durée et de l'intensité des vagues de chaleur fluviale dans les zones culturelles », a-t-elle déclaré.
« D'un autre côté, les barrages ont accéléré les tendances des vagues de chaleur fluviale. En particulier, de grands barrages ont contribué à des vagues de chaleur fluviales allongées. »
Sadayappan a déclaré que les rivières dans des paysages avec plus d'activité humaine, comme les villes, connaissent généralement des vagues de chaleur fluviales plus fréquentes, plus longues et plus intenses, mais les rivières dans des paysages non développés rattrapent rapidement leur retard.
« Ces informations peuvent fournir des signaux d'avertissement et soutenir la gestion adaptative pendant les vagues de chaleur fluviale », a déclaré Sadayappan.
« Plus important encore, il peut éclairer les efforts d'atténuation à long terme pour restaurer la végétation le long des berges pour fournir de l'ombre, améliorer la gestion des barrages, étendre les infrastructures vertes et réduire l'eau détournée des rivières. »
L'équipe a déclaré qu'ils espéraient que leur travail pourrait conduire à des politiques et des incitations essentielles pour protéger les écosystèmes fluviaux vulnérables contre les vagues de chaleur et les personnes qui en dépendent.
