Modèle SPARROW sur les éléments nutritifs tel qu’appliqué dans le bassin des Grands Lacs

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Kevin Bunch
10 mars 2020
sparrow screenshot

La Commission mixte internationale (CMI) et d’autres organismes gouvernementaux du Canada et des États-Unis ont mis au point un modèle informatique précisant les origines et l’étendue de la pollution attribuable aux éléments nutritifs dans le bassin hydrographique des Grands Lacs.

La CMI, l’US Geological Survey (USGS) et le Conseil national des ressources du Canada (CNRC) ont en effet uni leurs forces dans le domaine de la modélisation afin de parvenir à déterminer la façon dont des éléments nutritifs comme le phosphore et l’azote pénètrent dans les réseaux hydrographiques du continent nord-américain, notamment dans les Grands Lacs et les rivières et affluents qui les relient. 

Le projet a été réalisé à l’aide du modèle SPARROW, pour SPAtially Referenced Regression On Watershed attributes (modèle de régression par coordonnées spatiales appliquées aux bassins hydrographiques). À l’origine, l’USGS avait élaboré ces modèles pour certaines régions des États-Unis, et ce n’est que récemment que l’organisation américaine s’est concertée avec la CMI et le CNRC pour appliquer le modèle aux eaux binationales, le long de la frontière canado-américaine.

À quoi servent les résultats de ce modèle?

En vertu de l’Accord relatif à la qualité de l’eau dans les Grands Lacs conclu par le Canada et les États-Unis, les deux pays sont tenus de faire de leur mieux pour protéger et restaurer les Grands Lacs. Une partie de l’accord cible les éléments nutritifs et vise principalement la réduction du phosphore.

Malgré les efforts déployés dans ce contexte, certains lacs, en particulier le lac Érié, continuent d’avoir de graves problèmes en raison des nutriments excessifs qui pénètrent dans les zones littorales. Ces nutriments contribuent à la prolifération massive d’efflorescences algales, créant des zones mortes dans les eaux plus profondes qui sont ainsi privées d’oxygène. C’est un véritable fléau pour les lacs depuis les années 1990.

Les éléments nutritifs peuvent provenir des usines de traitement des eaux usées dans les villes, des eaux de ruissellement urbaines, de l’utilisation excessive d’engrais et de déchets animaux dans les terres agricoles et les zones boisées. À l’aide de modèles SPARROW, les gestionnaires de l’eau et les gouvernements peuvent mieux délimiter les régions où les apports et les sources primaires de ces nutriments sont particulièrement importants. Ils peuvent ensuite utiliser cette information pour peaufiner leurs plans en vue de réduire la quantité d’éléments nutritifs qui pénètrent dans les Grands Lacs.

De plus, les résultats de ces modèles informatiques peuvent être consultés en ligne, et les utilisateurs peuvent agrandir les images pour voir la quantité d’éléments nutritifs qui pénètrent dans les cours d’eau et les lacs d’une zone donnée. Les résultats ont également été publiés dans le Journal of the American Water Resources Association.

Les modèles SPARROW montrent aussi les manières dont les éléments nutritifs s’introduisent dans les cours d’eau du bassin des lacs à la Pluie et des Bois, qui chevauchent le Minnesota, l’Ontario et le Manitoba, ainsi que dans le bassin de la rivière Rouge, qui traverse le Minnesota, le Dakota du Nord et le Manitoba avant de se déverser dans le lac Winnipeg.

Ensemble, les modèles et les cartes qui en résultent couvrent une région qui chevauche des parties de 15 États américains et de 3 provinces canadiennes. La CMI est très préoccupée par la pollution attribuable aux éléments nutritifs. En vertu du Traité relatif aux eaux limitrophes, aucun des deux pays ne peut polluer les eaux partagées au détriment de l’autre.

Ces modèles ont pu voir le jour grâce aux ensembles de données dits de 2002, c’est-à-dire au fruit des mesures de la qualité de l’eau que les États, les provinces et nos deux gouvernements fédéraux avaient effectuées sur plusieurs années, y compris en 2002. Ces mesures ont ensuite été combinées à des données géographiques des deux pays pour pouvoir décrire les sources des éléments nutritifs et les facteurs qui influent sur leur répartition dans l’ensemble de la région binationale modélisée.

Les travaux de modélisation qui avaient débuté dans le bassin des rivières Rouge et Assiniboine en 2011, se sont poursuivis jusqu’à la mise au point des modèles SPARROW pour l’intérieur du continent (y compris celui des Grands Lacs) en 2019. L’actualisation des informations géographiques et sur la qualité de l’eau a produit de nouveaux ensembles de données depuis, et la CMI, l’USGS et le CNRC ont toute l’intention de s’en servir pour perfectionner les modèles encore davantage.

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Kevin Bunch is a writer-communications specialist at the IJC’s US Section office in Washington, D.C.