Le méthane dans les milieux aquatiques : un nouvel outil de mesure in situ à haute résolution

Les lacs et les réservoirs sont une source importante de méthane atmosphérique (CH4), avec des émissions comparables à celles des plus grands émetteurs mondiaux de CH4. Il est donc primordial de comprendre les processus à l’origine de ces émissions importantes provenant des systèmes aquatiques pour pouvoir établir des projections précises des émissions dans un contexte de changement climatique.

Mesures au Lac d’Aiguebelette - Crédits photo : J. Némery (image de gauche) et Christophe Quester (image de droite)

Suite à une campagne de mesure au Lac Aiguebelette en mai 2019, qui visait à valider une caméra hyperspectrale pour mesurer les émissions de méthane en partenariat avec IPAG et EDF, un jeu de données exceptionnel a été obtenu : une cartographie 2D haute résolution du méthane de surface et de sa signature isotopique ! En suivant une méthode d’analyse proposée par Tonya DelSontro de l’Université de Waterloo au Canada, nous avons pu caractériser la dynamique du méthane (CH4) dans ce système lacustre de manière extrêmement précise et représentative, avec une discrimination des processus biogéochimiques en jeu.

Cartographie 2D haute résolution du méthane de surface et de sa signature isotopique. Crédits photo : Guilhem Freche

Au lac d’Aiguebelette, ce nouvel outil in situ nous a permis de conclure que le méthane présent en surface provient principalement des zones littorales peu profondes, où les sédiments, source de méthane, sont plus proches de la surface. Lors du transport latéral des masses d’eau de la zone littorale, le changement de signature isotopique révèle que l’oxydation du méthane prévaut sur la production locale in situ. La comparaison avec des études antérieures confirme l’importance des mesures à haute résolution (en particulier pour capter la grande variabilité dans la zone littorale) et montre que, à parité de variation en concentration de méthane dissous, les petits lacs subissent des changements plus importants dans la signature isotopique du méthane. Cela peut s’expliquer par le fait que les petits lacs ont une zone littorale plus grande par rapport à la surface totale.

Dans un avenir proche ces nouveaux capteurs in situ seront des outils clés pour étudier les processus gouvernant la dynamique du CH4 dans les systèmes aquatiques, le suivis des gaz dissous, et pour obtenir facilement et rapidement des ensembles de données représentatifs de la variabilité spatiale et temporelle de ces gaz. Dans le cadre de deux nouveaux projets du PEPR FairCarbon (CarboNium et TROPECOS) et de l’EquipEx+ TERRA FORMA impliquant l’IGE, ce nouveau capteur sera déployé sur le lac Léman et dans l’estuaire tropical de la rivière Saigon et le delta du Mékong au Vietnam. Ces instruments pour le suivi rapide des gaz dissous sont désormais disponibles dans le commerce et fabriqués par la société grenobloise A2 Photonic Sensors.

Ce travail est le fruit d’une collaboration inter équipe IGE entre les développements instrumentaux sur la mesure des gaz dissous de Roberto Grilli de l’équipe ICE3 et les travaux sur le suivi des gaz à effet de serre dans les milieux aquatiques de Julien Némery de l’équipe HyDRIMZ-STRIM. 

Référence :
Grilli R., DelSontro T., Garnier J., Jacob F., Némery J., “A Novel High‐Resolution In Situ Tool for Studying Carbon Biogeochemical Processes in Aquatic Systems : The Lake Aiguebelette Case Study”. J Geophys Res Biogeosciences. 2023 ;128(12). https://doi.org/10.1029/2022JG007200

Contacts :
Roberto Grilli
Julien Némery