Scientifiques et techniques du réseau Lacs sentinelles - COMPTE-RENDU - 11ème Rencontres
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COMPTE-RENDU – 11ème Rencontres scientifiques et techniques du réseau Lacs sentinelles 1/20 RÉSEAU LACS SENTINELLES Actes des 11èmes rencontres scientifiques et techniques
Sommaire AVANT-PROPOS 3 DE NOUVELLES CONNAISSANCES SUR LA THERMIE DES LACS 3 Des nouvelles des lacs de Bresses 3 Dynamique de l’oxygène sous glace 4 Rôle de l'hydrologie sur la variabilité saisonnière hydro-biogéochimique 5 Calcul de forçage atmosphérique sur les lacs d'altitude 6 GESTION DES DONNÉES 7 Inventorier, structurer et organiser les données du lac de la Muzelle 7 Nouvelle stratégie du pôle ECLA et de la bancarisation des données 8 Synthèse bibliographique sur les questions d'enjeux de conservation de la faune et de la flore des lacs d'altitude 8 Vie du réseau – bilan 2020 et perspectives pour 2021 10 Programme de la journée 12 Liste des participants 13 Contacts : Carole Birck et Raphaelle Napoleoni carole.birck@cen-haute-savoie.org raphaelle.napoleoni@cen-haute-savoie.org 04 50 66 92 52 Asters, Conservatoire d’espaces naturels de Haute-Savoie Coordination du réseau « Lacs sentinelles »’ 84 route du Viéran - P.A.E de Pré-Mairy 74370 Pringy 2/20 RÉSEAU LACS SENTINELLES Actes des 11èmes rencontres scientifiques et techniques
Avant-propos Initié par le réseau Lacs sentinelles, les Rencontres « Lacs d‘altitude » exposent les avancées scientifiques sur ces milieux si emblématiques de montagne et permettent des échanges entre gestionnaires de milieux lacustres et scientifiques. Cet évènement rassemble des spécialistes des lacs d’altitude : des chercheurs, des étudiants, des usagers, des gestionnaires, travaillant en espaces protégés ou non. Cette année, du fait des conditions sanitaires, les Rencontres ont eu lieu en visio-conférence le lundi 23 novembre 2020. Les notes ci-dessous rappellent les éléments principaux qui ont été présentés lors de cette journée et complètent les supports de présentations qui peuvent être visionnés à l’adresse suivante : www.lacs-sentinelles.org/fr/rencontres-annuelles-reseau Les Rencontres ont eu un grand succès cette année : plus de 70 participants de toute la France et même de Suisse. La liste des participants est disponible en annexe. Asters-CEN 74 tient à remercier les partenaires financiers qui permettent que ces journées aient lieux, notamment l’Office Français pour la Biodiversité. De nouvelles connaissances sur la thermie des lacs Cette première séance reprend 4 présentations en lien avec les données haute-fréquence : une thèse réalisée sur les lacs des 7 laux et des résultats des analyses menées lors du hackathon de février 2020 (session de travail organisée par Marie-Elodie Perga afin d’analyser les jeux de données haute fréquence recueillies dans le réseau). Des nouvelles des lacs de Bresses (parc national du Mercantour) Pascal Perolo IDYST – Université de Lausanne Ce travail a démarré lors du hackathon et pose la question : les lacs de Bresses sont-ils des lacs jumeaux ? En effet, ces deux lacs se ressemblent du point de vue de l’altitude, de la profondeur, des conditions météo… A l’été 2019, une bulle d’eau froide est visible dans le lac supérieur. L’hypothèse est une intrusion d’eau froide souterraine (déjà saturée en oxygène) car rien n’est comparable dans le lac inférieur. En hiver, la pente de diminution d’oxygène est semblable dans les deux lacs, il y a donc une activité de respiration similaire. Les caractéristiques du bassin versant peuvent également influer les lacs en été et en hiver (par exemple effet direct de la température et du vent et effet indirect de la fonte de la neige). Des modélisations 1D ont été réalisées avec SIMSTRAT afin de comparer les données enregistrées et les données modélisées à l’aide de SAFRAN. Des tests ont été menés en utilisant les températures modélisées de SAFRAN moins 5 °C (afin d’améliorer la modélisation). 3/20 RÉSEAU LACS SENTINELLES Actes des 11èmes rencontres scientifiques et techniques
Les perspectives pour poursuivre le travail sont de continuer les modélisations ainsi que les mesures sur le terrain. Par exemple, la mesure de la conductivité pourrait permettre de déterminer s’il y a apport d’eau souterraine. Discussion : Camille Minaudo : Par rapport aux modélisations avec SAFRAN, des questions se posent : est-ce bien correct de modifier les données de safran de 5°c alors qu’on est en altitude ? Une idée serait de mesurer les durées d’ensoleillement de chaque lac pour corriger les températures modélisées par safran. Pierre-Alain Danis : Les données safran ont 8km de résolution, 5°C semble une grande différence. La démarche est à approfondir en utilisant des données plus précises comme safran montagne par exemple. Marie-France Leccia : Au Parc du Mercantour, au fond du lac, un flotteur a été rajouté accroché au miniDOT pour éviter qu’il tombe dans les sédiments. Dynamique de l’oxygène sous glace Camille Minaudo EPFL – Université de Lausanne Les données du réseau Lacs sentinelles sont vraiment riches, c’est rare d’avoir des données en continue et surtout l’hiver -> les données du réseau sont exceptionnelles ! Le seul problème soulevé serait un manque d’information vis-à-vis de la variabilité spatiale de l’O2. Durant l’hiver, il n’y a pas d’échanges eau-atmosphère, le seul impact est la pénétration de la lumière qui peut avoir des conséquences au niveau de la biologie et de la chimie dans l’eau. La mesure des concentrations en O2 est un paramètre intégrateur du fonctionnement de l’écosystème. Analyse des données du lac de la Muzelle : la température dans le lac décroit très rapidement avant la prise en glace (date 0) puis la chaleur stockée dans le sédiment est relarguée pendant la période sous glace et réchauffe le lac. Au moment de la prise en glace, il y a une forte consommation d’O2 due à l’activité bactérienne dans la colonne d’eau et dans les sédiments. Les analyses sur l’ensemble des lacs du réseau montrent une décroissance de la concentration en O2 selon une pente exponentielle ou linéaire ou un mélange des deux. La décroissance pourrait être expliquée par des phénomènes liés aux sédiments ou à la colonne d’eau. Cependant la minéralisation de la colonne d’eau est sans doute négligeable. Qu’est-ce qui détermine cette décroissance exponentielle ? L’altitude, la morphologie du lac, les caractéristiques du BV …Les deux variables les plus explicatives (en tout 65%) sont la date de prise en glace et le couvert végétal du bassin versant. La décroissance de l’O2 est plus rapide si : - le bassin versant a un fort couvert végétal (un BV avec un fort couvert végétale produit plus d’apports de matière organique qui est transportée dans le lac et est facilement dégradable dans le lac) - la prise en glace a lieu tôt à l’automne (plus difficile à comprendre, en lien avec la rapidité du refroidissement du lac à l’automne et échange de chaleur entre lacs et sédiments). Mais affaire à suivre, car de nouvelles données de NDVI pourraient modifier ces résultats. 4/20 RÉSEAU LACS SENTINELLES Actes des 11èmes rencontres scientifiques et techniques
Discussion : Agnès Barilier : La vitesse de baisse de l’O2 pourrait être en lien avec des données comme la surface des sédiments et le volume d’eau du lac. Des données de concentrations en chlorophylle-a ont également étaient utilisées mais ne ressortaient pas comme variables explicatives majeures. Mais ce sont des données de concentration de l’été. (Les données utilisées sont celles du tableau réalisé par Juliette Becquet lors de son stage en 2018). Rôle de l'hydrologie sur la variabilité saisonnière hydro-biogéochimique Yann Guénand Ségula La thèse a permis l’étude de trois lacs du plateau des 7 laux. Ces lacs sont utilisés pour produire de l’électricité avec un système de pompage et de remplissage des lacs. Cette étude pose la question : Comment la modification hydrologique joue sur les caractéristiques hydro- géochimiques naturelles des lacs ? Un suivi scientifique a été mis en place sur 3 lacs (Cos, Corne et Blanc), bien plus complexe que le protocole de Lacs sentinelles, avec notamment un grand nombre de capteurs installés (plus de paramètres mesurés et meilleur résolution spatiale). Les lacs Cos et Blanc sont plus froid que le lac de la Corne. Pour les températures de l’air, entre les lacs de Cos et Corne, il y a bien une corrélation mais il y a une différence de température moyenne annuelle de plus de 4°C (sachant que les 2 lacs sont à 2km de distance et à moins de 150m d’altitude). -> Dès que le vent est élevé, la topographie fait qu’il fait plus froid au lac de Cos. Les données météo sont nécessaires à un niveau très local car celles à plus grande échelle ne suffisent pas, il y a une spécificité des conditions météo locales pour ces lacs d’altitude. Un modèle tri-dimensionnel a été utilisé afin de quantifier les effets du pompage. Une étude de sensibilité a permis de relier les forçages environnementaux (température de l’air, vitesse du vent ...) aux paramètres physico-chimiques du lac (profondeur de la thermocline, température du métalimnion, …). Les résultats montrent notamment qu’une modification de 1 mètre de transparence est beaucoup plus important qu’une modification de 3.5°C de la température de l’air. Capteur PAR (Photosynthetically Active Radiation) : Des corrections sont à apporter aux données (du fait du biofouling) malgré un nettoyage des capteurs chaque mois. 3 capteurs étaient installés, ce qui ne semble pas suffisant pour distinguer l’hétérogénéité sur la verticale. Des pistes de poursuite de ce travail sont à envisager : Projet CSERACS : Caractérisation de la sensibilité environnementale du réseau Lacs sentinelles. Discussion : Même s’il y a des projections climatiques, il est nécessaire d’acquérir des données météo locales, les écarts entre les modèles et la réalité peuvent être vraiment importants (vu déjà les différences entre Cos et Corne). Des variables météo importantes pour comprendre les lacs et difficiles à modéliser au niveau local sont le vent, la température de l’air et le rayonnement solaire (la couverture nuageuse peut être ultra locale). 5/20 RÉSEAU LACS SENTINELLES Actes des 11èmes rencontres scientifiques et techniques
Etienne Dambrine : Il pourrait être intéressant de comparer le degré de désoxygénation de Cos et Corne avec les autres lacs naturels étudiés (présentation de Camille Mianudo). Les coefficients de consommation sont perturbés par le pompage. Par rapport à la désoxygénation et l’apport de matière organique, une des variables encore peu/pas étudiés est la présence de zones humides. Le lac de la Corne a beaucoup de zones humides dans son bassin versant comparé aux 2 autres. Calcul de forçage atmosphérique sur les lacs d'altitude Tomy Doda EAWAG Les échanges physiques avec l’atmosphère modifient la quantité de chaleur dans le lac au fil des saisons et sur le long terme. Le forçage atmosphérique affecte aussi la dynamique du lac : l’énergie cinétique issue du vent provoque de la convection sur du court terme. Un forçage atmosphérique est calculé à l’aide de données météo (in situ ou modélisation) et de la température de l’eau proche de la surface. On calcule ainsi les échanges entre l’eau et l’air, c’est-à-dire les flux de chaleur. Les lacs de la Muzelle et d’Anterne ont été étudiés car des données météo issues de stations sont disponibles. Les autres données utilisées sont les données du modèle SAFRAN (mais pas crocus) et les températures prises dans les lacs à 2 mètres sous la surface. Les comparaisons entre les observations et le modèle montrent que Safran n’est pas juste pour les extrêmes et que le vent est souvent sous-estimé. Lorsque la température de l’air augmente le lac se réchauffe puis se refroidit. Le modèle et les observations sont similaires. Pour étudier les évènements avec un modèle, il est nécessaire au préalable d’utiliser les données de la station, d’entrainer un algorithme (machine learning) et d’utiliser un réseau de neurone (Neural network fitting) afin de trouver les données semblables entre le modèle et les observations. Malgré tout, pour la Muzelle, le vent reste difficile à estimer. On peut comparer les lacs d’altitude avec un lac de plaine (Rotsee), ce dernier est monomictique, il n’atteint pas les 4°C, il y a aussi très peu de vent. Autre point : la convection issue des courants froids provenant des rives. L’eau froide plus dense arrive des berges et rejoint le fond du lac. Un point à investiguer pourrait concerner le transport de gaz ou de nutriments par ces courants. Le réchauffement climatique provoque une durée de stratification plus longue pour les lacs d’altitude. Article en cours de publication : Råman Vinnå, L., Medhaug, I., Schmid, M. & Bouffard D. (2020). Vulnerability of lakes to climate change along an altitudinal gradient. [Manuscript submitted]. Discussion : Est-ce qu’une année entière de données météo in situ est nécessaire pour mieux calibrer les modèles ? -> c’est l’idéal même si sur une période courte permet déjà de corriger en partie. Marie-Elodie Perga : Pour l’installation des stations météo, la question de sa localisation exacte est cruciale par rapport aux données de vent, mais parfois compliqué avec les contraintes d’installation dans le paysage. Il faudrait réussir à enregistrer le vent au plus près du lac. L’UNIL achète une station météo portable, qui pourra être installée au bord d’un lac du réseau pour améliorer la modélisation thermique. 6/20 RÉSEAU LACS SENTINELLES Actes des 11èmes rencontres scientifiques et techniques
Au lac de la Corne, pour le vent, Yann avait installé une bouée avec une barre verticale afin de capter le vent au milieu du lac. -> on pourrait découpler les instruments entre une station robuste au bord du lac et une bouée avec les capteurs nécessaires au plus près du lac. Vu la topographie de certains bassins versants, la direction du vent doit être quasiment toujours la même -> un anémomètre pourrait suffire afin de mesurer seulement la vitesse du vent. Christine Piot : Pour les données de la Muzelle 2014-2015, la station était située au bord du lac, vers l’arrivée du torrent. GESTION DES DONNÉES Inventorier, structurer et organiser les données du lac de la Muzelle Clotilde Sagot 1, Cécile Pignol 2 et Marie Didier 1 Parc national des Ecrins 2 EDYTEM Les données ne peuvent être mise à disposition seulement si les étapes du cycle des données sont suivies, cela passe par les étapes de catalogage (via les métadonnées) et l’archivage. Le producteur de données doit être responsable de cela afin que les données ne se perdent pas. La mise en œuvre d’un plan de gestion des données doit être réfléchie dès l’élaboration de nouveaux projets. Le partage des données permet une réutilisation des données à postériori, c’est donc de sacré avantages pour la recherche et la société. Le catalogage est nécessaire, les métadonnées permettent de pérenniser les jeux de données (pas de description des données = pas de réutilisation). Mais les freins sont le manque de temps des chercheurs, manque de compétence, manque d’infrastructures adaptées. Pourtant cela évolue assez vite, notamment avec le plan national pour la science ouverte et la méthode FAIR (Findable Accessible Interopérable et Réutilisable). Le lac de de la Muzelle est un master site ZAA et site atelier de Lacs sentinelles. Les premières études en lien avec l’IMBE datent de 2005, beaucoup d’études ont été menées et les données sont assez éparpillées. Le stage avait pour but d’inventorier les données déjà publiées. Marie Didier a notamment réalisé un état des lieux des données produites sur le lac et sur son bassin versant. La méthode mise en œuvre permet de faciliter la production des métadonnées importables dans un catalogue (ici il s’agit du géonetwork du PNE). Cette procédure nécessite de remplir un fichier excel afin de faire tourner un script sous R (MetaReasy) qui crée ensuite la fiche de métadonnées. (Un tutoriel a été construit pour réaliser ces différentes étapes). Perspectives pour le réseau : Où et comment vouloir cataloguer les données du réseau LS ? -> Une fiche de métadonnées « générale » existe déjà pour les données stockées sur le SI-OLA. Mais d’autres fiches de métadonnées pourraient être créées afin de mieux préciser les données disponibles (par exemple bathymétrie, température HF, …) En 2021, une formation en ligne est prévue dans le cadre du réseau des Zones ateliers pour faciliter la visualisation des données à partir des fichiers de métadonnées. 7/20 RÉSEAU LACS SENTINELLES Actes des 11èmes rencontres scientifiques et techniques
Nouvelle stratégie du pôle ECLA et de la bancarisation des données Thierry Tormos OFB Pôle ECLA Le pôle ECLA, créé le 1er janvier 2019, regroupe différentes unités de recherche, mais pour l’instant tous les systèmes d’information (SI) étaient fragmentés. Le SI du pôle Plan d’eau gère la base de données et c’est la référence pour les données de thermie au niveau national, les données ichtyologiques et les données d’hydromorphologie. Il y aussi des données de modèles, de télédétection, … -> notamment des paramètres comme la transparence, la chlorophylle-a ou des métriques liées à la période d’englacement, les données sont disponibles tous les 3 jours à une résolution de 10m. Aujourd’hui, sur le volet bancarisation, tous les SI ont migré sur l’architecture de l’Observatoire des lacs (SI- OLA). En 2020, des premiers éléments ont été mis en place en lien avec les données haute-fréquence. Pour la visualisation des données, une plateforme est en cours de développement : DATA ECLA (http://data.ecla.inrae.fr/). Synthèse bibliographique sur les questions d'enjeux de conservation de la faune et de la flore des lacs d'altitude François Prud'homme Conservatoire Botanique National Pyrénées et Midi Pyrénées Le travail était focalisé sur les pressions subies par les lacs et donc en lien avec les enjeux de conservation, axé sur la macrofaune et la macroflore. Il a fait l’objet d’un stage de M2 de Lucile Nivelet Etchebbery. Une synthèse bibliographique a été réalisée à l’aide du logiciel Zotero, elle a permis de regrouper 200 références. Au début l’étude était centrée sur les Pyrénées, finalement élargie aux Alpes, voir même au niveau international (même si de nombreuses références sont européennes). Les grandes thématiques sont : introduction de poissons, pressions des EEE et nouveaux pathogènes (algues filamenteuses), pollution du milieu (trophique ou chimique), perturbations mécaniques (ennoyage, piétinement). Ce travail devrait faire l’objet d’une publication scientifique en 2021 et sera partagé au sein du réseau Lacs sentinelles. 8/20 RÉSEAU LACS SENTINELLES Actes des 11èmes rencontres scientifiques et techniques
Nouveaux projets Six nouveaux projets ont été présentés : Zones humide de montagne et changement climatique - Marie Hébert-Lamouille – FNE 74 Les trois axes de la thèse sont : - Inventaire des localisations et des typologies des zones humides d’altitude et de leurs évolutions sous l’impact du changement climatique. Utilisation de la télédétection. - Réponses des communautés (Odonates, Amphibiens, Macrophytes) à l’hydropériode, connectivité et température de l’eau. Acquisition de données sur plus de 350 sites alpins et 80 sites pyrénéens - Modélisation des distributions actuelles et futures des espèces d’altitude GLALA Glacial lakes at the anthropocène - Jean-Baptiste Bosson – Asters Ce projet de recherche est basé sur 3 questions : Combien de lacs vont se former avec le retrait glaciaire ? et où ? Quelles sont les particularités de ces « nouveaux » lacs ? Comment la vie se développe dans ces lacs ? Des capteurs seront installés dans certains lacs avec un protocole similaire à celui de LS. Sources d’azote - Florent Arthaud et Jean Christophe Clément - CARRTEL USMB Projet exploratoire sur les dépositions atmosphériques des nitrates dans les lacs d’altitude. Approche multi-isotopique : Les nitrates atmosphériques proviennent de l’ozone, de ce fait, ils ont une anomalie en oxygène 17 -> on peut donc distinguer les nitrates atmosphériques des nitrates produits dans les sols. Sur les lacs d’altitude, l’objectif serait d’échantillonner une 40aine de lacs alpins français et italiens (intérêt de comparer les lacs notamment avec les conséquences de la plaine du Pô). Thèse sur les microplastiques - Julia Dusaucy - EDYTEM Etude et comparaison de 3 lacs : Annecy, Bourget et lac Merlet (PN Vanoise) afin de comparer différentes sources : eaux usées, retombées atmosphériques, fragmentation des macroplastiques, affluents et ruissèlements routiers. Alpes Palustres - Pauline Debay – CBNA Etude de communautés végétales immergées à faible profondeur dans des petits plans d’eau de montagne. Les inventaires ont eu lieu en 2017 et en 2020, plus de 600 stations en tout. Des fiches techniques par habitat ont été créées. Mountain craft – Marie-Elodie Perga – UNIL Jeu pour sensibiliser aux effets du changement climatique en lien avec des modélisations en montagne sur les socio-écosystèmes. 9/20 RÉSEAU LACS SENTINELLES Actes des 11èmes rencontres scientifiques et techniques
Vie du réseau – bilan 2020 et perspectives pour 2021 Pour démarrer cette session une question était posée aux participants : A votre avis : quels sont les éléments marquants de l’année 2020 ? Réponses participatives ! RÉSEAU LACS SENTINELLES Actes des 11èmes rencontres scientifiques et techniques
Perspectives : Que souhaitez-vous pour Lacs sentinelles dans les 5 prochaines années ? RÉSEAU LACS SENTINELLES Actes des 11èmes rencontres scientifiques et techniques
Annexes Programme de la journée 12/20 RÉSEAU LACS SENTINELLES Actes des 11èmes rencontres scientifiques et techniques
Liste des participants Nom Prénom Structure Odinot Maxime 3CMA André René AAPPMA Belledone Navarro Lionel AERMC Gillet Frédéric Aqualti Previtali Audrey Asters Bosson JB Asters Lechevretel Julia asters Delomez Laurent Asters Heuret Marie Asters Heuret Julien Asters Costes Guillaume Asters Guiiteny Marion Asters Guillard jean CARRTEL Avrillier Jean-Noël CARRTEL Chiapusio Geneviève CARRTEL Millery-Vigues Annie CARRTEL Prudhomme François CBN PMP Debay Pauline CBNA Lambey Brigitte CBNA Clavel Éric CD 74 - Service environnement Fabre Sabine CD Haute Savoie Marcon Manon CD Haute Savoie Hermon Louis CEN Lorraine Chesnais Marjolaine CEN Lorraine Hingray Thibault CEN Lorraine Blanc Frédéric CEN Occitanie Barrilier Agnès CIH EDF Jacob Frédérick CIH EDF Chanudet Vincent CIH EDF Soulignac Frédéric CIPEL Doda Tomy EAWEG Piot Christine EDYTEM Dusaucy Julia EDYTEM Minaudo Camille EPFL Hébert Marie FNE 74 Sentis Arnaud INRAE Barouillet Cécillia INRAE Domaizon Isabelle INRAE Jacquet Stephan INRAE Khac Viet INRAE Barbet Denis INRAE Boutry Sébastien INRAE Bouvet Laury INRAE 13/20 RÉSEAU LACS SENTINELLES Actes des 11èmes rencontres scientifiques et techniques
Dublon Julien INRAE Crépin Laura INRAE Reynaud Nathalie INRAE Rasconi Serena INRAE Bertin Vincent INRAE Peroux Tiphaine INRAE – Aix Argillier Christine INRAE - Recover Jézéquel Didier IPGP Université de Paris Grimalt Joan labo de chimie - Barcelona Galop Didier GEODE Baillot Sonia LEMNA Raymond Jean-Claude OFB Danis Pierre-Alain OFB Tormos Thierry OFB Curtet Laurence OFB Crassoux Claire PN Mercantour Rollet Sylvain PN Pyrénées Charpin Adrien PN Vanoise Blanchemain Joël PN Vanoise Bouchard Joris PN Vanoise Periez-Muzet Laurent PN Vanoise Drapéri Marion PN Vanoise Fevrier Pauline PN Vanoise Blois Wilfried PN Vanoise Girardon Christophe PN Ecrins Sagot Clotilde PN Ecrins Leccia Marie-France PN Mercantour Mardiné Elodie PNR Volcans d'Auvergne Guimard Nadège PNR Volcans d'Auvergne Guénand Yann Ségula - EDF Perga Marie-Elodie UNIL Perolo Pascal UNIL Escoffier Nicolas UNIL Dambrine Etienne USMB Arthaud Florent USMB - CARRTEL Naffrechoux Emmanuel USMB - EDYTEM Martinot Jean Pierre Colmet-Daage Raphael Astic Philippe 14/20 RÉSEAU LACS SENTINELLES Actes des 11èmes rencontres scientifiques et techniques
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