Refuges thermiques en rivière : quand les eaux souterraines sauvent les poissons de la surchauffe

Appréciés des poissons et bien connus des pêcheurs, les refuges thermiques en rivière sont précieux pour la faune aquatique, mais potentiellement menacés par le changement climatique. Dans une étude sur trois d’entre eux dans le bassin du Rhône, le Bureau de recherches géologiques et minières (BRGM) et ses partenaires se sont intéressés au rôle des sources d’eaux souterraines dans la régulation de la température des cours d’eau.

Les canicules touchent également durement la faune, notamment les habitants de nos rivières. Lors de ces épisodes estivaux, la température de l’air augmente inexorablement, tout comme celle de surface des cours d’eau. La chaleur s’accumule et réchauffe progressivement l’eau des rivières. Comme nous, la faune aquatique tolère une certaine variation de température de son milieu ambiant, mais seulement jusqu’à une certaine limite. Au-delà, trouver une zone moins chaude pour s’y abriter devient une condition de survie. On nomme ainsi « refuge thermique » un tronçon de rivière dans lequel la température de l’eau est sensiblement plus froide l’été, permettant à la faune de s’y abriter pour survivre et se reproduire.

Ces refuges thermiques résultent souvent de caractéristiques hydrographiques visibles : présence de végétation en bordure de rivière, encaissement du cours d’eau dans des gorges ou confluence avec un affluent plus froid. Toutefois, un grand nombre de refuges thermiques ont une origine invisible : les eaux souterraines.

En été, après des jours ou des semaines sans pluie, l’eau des cours d’eau provient essentiellement des nappes d’eau souterraine, dont la vidange est lente et as ainsi le débit d’étiage vital. Cette eau, d’origine profonde, est à l’abri du réchauffement estival et affiche généralement une température constante tout au long de l’année. Le long de la rivière, les arrivées ponctuelles d’eau souterraine contribuent à refroidir l’eau durant l’été, constituant ce que les hydrologues appellent une « anomalie thermique ».

L’eau de nos rivières s’est réchauffée de près de 1 °C au cours de la période 2009-2022. Elle devrait continuer à se réchauffer sous l’impact du changement climatique, notamment en été, entraînant une baisse des débits d’étiage. Dans ce contexte, les anomalies thermiques pourront-elles continuer à jouer leur rôle de refuge ? Quel serait l’impact d’un réchauffement de l’eau souterraine sur ce mécanisme ?

Trois refuges thermiques étudiés dans le bassin du Rhône

Le BRGM, service géologique national, étudie le sous-sol et les eaux souterraines. Dans le cadre du projet ESTHER, mené en collaboration avec l’Agence de l’eau Rhône Méditerranée et Corse, un programme d’observation et de modélisation des refuges thermiques dépendants des eaux souterraines a été mis en place.

Cette recherche a permis la surveillance de trois refuges thermiques situés dans le bassin du Rhône :

1. En Provence verte, le fleuve Argens traverse des roches calcaires aquifères dont l’eau souterraine se déverse ponctuellement dans le cours d’eau via des sources appelées « bouillidous ».
2. Le Drac, rivière montagnarde au régime influencé par la fonte des neiges, interagit avec sa nappe d’accompagnement dans un tronçon alimenté par l’adoux des Foulons, d’origine souterraine.
3. La Veyle, rivière des Dombes, traverse un aquifère qui l’alimente tout au long de son cours ainsi que ses affluents, l’Iragnon et l’Être.

Des capteurs autonomes ment, toutes les trente minutes, les variations de température de l’eau sur ces sites. Des stations météorologiques ont également été installées pour identifier les épisodes de pluie et de chaleur. Les mes de débit ont permis d’évaluer l’effet des crues : plus le débit est élevé, plus la rivière est capable de résister aux augmentations des températures de l’air.

À la recherche des sources souterraines

Pour quantifier l’effet des eaux souterraines, les chercheurs ont utilisé une thermo-perche équipée de capteurs de température. L’opérateur déplace le dispositif sur le fond du lit de la rivière pour identifier les écarts de température, indicateurs d’une stratification provoquée par une arrivée d’eau souterraine.

Les données collectées permettent d’estimer l’importance de l’anomalie thermique et de suivre son évolution. Lorsque les eaux souterraines arrivent en quantité suffisante, elles agissent comme un régulateur naturel des variations de température, créant ainsi un environnement idéal pour la faune aquatique.

Des modélisations numériques pour préserver les refuges thermiques

Ces résultats sont précieux pour calibrer et ajuster les modèles numériques développés pour la deuxième phase du programme ESTHER. Cette méthodologie relie climat, hydrologie, hydrogéologie et échanges de chaleur pour explorer l’évolution des températures des rivières selon différents scénarios de changement climatique.

Les modèles permettront également d’évaluer l’impact des aménagements destinés à améliorer l’état des cours d’eau sur les refuges thermiques, fournissant ainsi une évaluation de leur vulnérabilité et des moyens de la réduire.

Source : Bureau de recherches géologiques et minières (BRGM)