Changement climatique et énergie

Climat et énergie: les cours d’eau sous pression

Le changement climatique et la production d’énergie pèsent sur nos cours d’eau. L’Eawag analyse les effets du réchauffement climatique sur nos lacs, nos rivières et nos eaux souterraines ainsi que les conséquences sur les plantes et les animaux qui y vivent, mais aussi sur les êtres humains. L’institut étudie et élabore également des mesures et des technologies pour protéger le climat, encourager les adaptations aux répercussions du changement climatique et rendre la transition énergétique écologique.

Production d’énergie et protection des eaux en conflit

La hausse de la demande en énergie hydraulique écologique renforce la pression sur nos cours d’eau. Dans les tronçons à débit résiduel en aval des centrales, les cours d’eau perdent l’essentiel de leur débit naturel. Les centrales hydrauliques génèrent aussi une dynamique artificielle des cours d’eau et perturbent la migration des poissons. Il s’ensuit une forte dégradation des conditions de vie des espèces aquatiques. Par ailleurs, les centrales peuvent aussi réduire l’alimentation des eaux souterraines, notre principale source d’eau potable.

Effets du changement climatique sur les cours d’eau

La hausse des températures atmosphériques réchauffe aussi les cours d’eau. Une eau plus chaude est synonyme de stress pour certaines espèces aquatiques. En revanche, d’autres en profitent, ce qui modifie la composition des espèces. Par exemple, certaines algues, dont des variétés toxiques, se propagent mieux, nuisant à d’autres espèces vivant dans les cours d’eau ou à proximité. Mais la circulation des lacs va elle aussi être perturbée. La période hivernale pendant laquelle les eaux de surface et de fond se mélangent est appelée à s’écourter. Conséquence possible: un manque d’oxygène en profondeur et un appauvrissement des nutriments dans les couches d’eau supérieures au détriment de très nombreux poissons et autres êtres vivants.

Infrastructures bleues-vertes: de l’eau pour rafraîchir les villes

Chaleur, sécheresse ou précipitations extrêmes touchent l’environnement, mais aussi les populations, en particulier dans les villes très urbanisées. L’eau (bleu) des rivières, étangs et bassins, ainsi que les plantes (vert) sur les toits et les façades ou dans les espaces verts peuvent rafraîchir les villes. Pour atténuer les effets du changement climatique, il est donc prévu de stocker davantage d’eau dans les zones urbaines et de gérer l’eau de pluie et les eaux usées en accord avec le climat.

Atténuer les conséquences du changement climatique et de la transition énergétique

L’Eawag observe et étudie l’impact des changements environnementaux et de l’exploitation croissante des ressources en eau sur les écosystèmes aquatiques et leurs populations. À l’aide de modèles, l’institut analyse les possibles évolutions des lacs, rivières et eaux souterraines selon divers scénarios. En s’appuyant sur ces connaissances, les chercheuses et chercheurs de l’Eawag élaborent des solutions pour réduire les émissions de gaz à effet de serre, atténuer autant que possible les conséquences du changement climatique sur les êtres humains et l’environnement, et rendre la transition énergétique durable et écologique.

Réseau

Nous collaborons avec plusieurs partenaires.

La division Eau est responsable de la protection des eaux de surface, des eaux souterraines et de l’eau potable.

Office fédéral de l’environnement (OFEV)

Le groupe de recherche Prévisions hydrologiques étudie notamment les conséquences du changement climatique sur l’hydrologie.

Institut fédéral de recherches WSL

Le réseau de la Confédération dédié aux services climatiques soutient les processus décisionnels respectueux du climat en vue de minimiser les risques, de maximiser les opportunités et d’optimiser les coûts.

National Centre for Climate Services NCCS

L’initiative conjointe du domaine des EPF contribue à réduire de moitié les émissions de gaz à effet de serre d’ici 2030 en préparant les infrastructures nécessaires, en développant un système énergétique résilient et en protégeant la biodiversité. 

Speed2zero

L’initiative conjointe du domaine des EPF a pour objectif de réduire à zéro d’ici 2050 les émissions de gaz à effet de serre.

Scene

Expertes et experts

Dr. Christian Binz
  • systèmes décentralisées
  • innovation
  • changements globaux
  • transitions vers la durabilité
  • gestion des eaux urbaines
Marc Böhler
  • traitement des eaux usées
  • charbon actif
  • micropolluants
  • ozonation
  • elimination des composés traces
Dr. Nadja Contzen
  • psychologie de l'environnement
  • recherches transdisciplinaires
  • changement de comportement
  • psychologie de la santé
  • acceptabilité sociale
Dr. Lauren Cook
  • planification des infrastructures
  • changements climatiques
  • modélisation
  • gestion durable de l'eau
  • gestion des eaux urbaines
Dr. Andreas Frömelt
  • eaux usées
  • traitement des eaux usées
  • science des données
  • apprentissage automatique
  • modélisation
Prof. Dr. Karin Ingold
  • interface entre la science et la politique
  • politique environnemental
Dr. Adriano Joss
  • eaux usées
  • micropolluants
  • ozonation
Prof. Dr. Rolf Kipfer
  • gaz rares
  • isotopes
Dr. Ivana Logar
  • gestion durable de l'eau
  • Services écosystémiques
  • économie de l'environnement
Prof. Dr. Max Maurer
  • eaux usées
  • technologies décentralisées
  • gestion durable de l'eau
  • assainissement
  • gestion des eaux urbaines
  • séparation des urines
Dr. Marc Müller
  • science des données
  • pays en voie de développement
  • observation de la terre
  • développement durable
  • interface entre la science et la politique
Dr. Martin Schmid
  • modélisation
  • eaux de surface
  • hydroélectricité
  • changements climatiques
  • Gestion des lacs
Dr. Olga Schubert
  • écologie microbienne
  • biogéochimie
  • protéomique
  • biomarqueurs
  • microfluidique
Prof. Dr. Bernhard Truffer
  • eaux usées
  • technologies décentralisées
  • recherches transdisciplinaires
  • hydroélectricité
Dr. Cornelia Twining
  • ecologie
  • évolution
  • changements climatiques
  • fleuves et rivières
  • acides gras
Prof. Dr. Kai Udert
  • séparation des eaux usées
  • technologies décentralisées
  • nutriments
  • séparation des urines
  • Récupération de ressources
Dr. Christine Weber
  • revitalisations fluviales
  • ecologie
Dr. Christian Zurbrügg
  • gestion des déchets
  • gestion durable de l'eau
  • traitement et potabilisation de l'eau
  • assainissement
  • approvisionnement en eau

Publications académiques

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         quality observation-based data to find that the global average root zone wat
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         1982–2020. The total increase of S<sub>R</sub> equals to 1652 billion m<su
         p>3</sup> over the past four decades. S<sub>R</sub> increased in 9 out of 12
          land cover types, while three relatively dry types experienced decreasing t
         rends, potentially suggesting the crossing of ecosystems’ tipping points.
         Our results underscore the importance of accounting for root zone dynamics u
         nder climate change to assess drought impacts.
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         ) system. In this study, a side gas recycling strategy (SGR), coupled with a
          primary reactor and a small side-stream reactor, which recirculates biogas
         between primary reactor and side reactor was employed to mitigate ammonia in
         hibition. This approach enabled the mesophilic side-stream gas recirculation
          system (SMGR) and the thermophilic side-stream gas recirculation system (ST
         GR) to ultimately withstand ammonia stress levels of 2.5 g/L and 3.5 g/L, re
         spectively, while maintaining lower hydrogen partial pressures. In contrast,
          the control group experienced system failure at an ammonia concentration of
          2 g/L. Enzyme activity, microbial community, and metaproteomic analysis ind
         icated that the side reactor enriched microorganisms with strong hydrogen-ut
         ilizing capacity, while the primary reactor was enriched with Methanosaeta.
         Furthermore, key pathways related to propionate metabolism, ABC transporters
         , and methane production were enhanced in the primary reactor, along with in
         creased ATPase activity. The activity of key enzymes involved in AD was also
          significantly enhanced. This study enhances the understanding of the impact
          of gas atmosphere control on the microbial ecology and metabolic characteri
         stics of AD system, providing valuable insights and practical guidance for t
         he development of Engineering applications in this field.
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         t and adapt urban environments to climate change. Yet, modelling tools to su
         pport the planning of such practices, especially at larger scales, are scarc
         e. This study presents the integration of pavement watering dynamics into an
          existing urban climate model. The proposed new model was evaluated against
         measurements as well as modelling data with a good agreement. We then tested
          our integrated approach with different input information to ensure the robu
         stness and reliability of its results, showing that a reduction of 15 °C in
          surface temperature and up to 2 °C in air temperature can be induced by we
         tting impervious pavements. Results also provide some first insights into po
         ssible best practices for pavement watering and surface and air temperatures
          reduction. Finally, a city-scale simulation demonstrated the potential impa
         ct of scaling up the pavement watering simulation process. The proposed mode
         l opens up new opportunities for further understanding of the cooling impact
          and water demand of pavement watering practices, offering new approaches to
          smart planning of heat mitigation measures for more liveable cities.
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Xi, Q.; Gao, H.; Wang-Erlandsson, L.; Dong, J.; Fenicia, F.; Savenije, H. H. G.; Hrachowitz, M. (2025) Terrestrial ecosystems enhanced root zone water storage capacity in response to climate change over the past four decades, Science Bulletin, 70(18), 3019-3028, doi:10.1016/j.scib.2025.06.027, Institutional Repository
He, L.; Li, J.; Tang, L.; Wang, Y.; Zhao, X.; Ding, K.; Xu, L.; Gu, L.; Cheng, S.; Wei, Y. yuan (2025) Applying side-stream gas recirculation to promote anaerobic digestion of food waste under ammonia stress: overlooked impact of gaseous atmospheres on microorganisms, Water Research, 281, 123571 (13 pp.), doi:10.1016/j.watres.2025.123571, Institutional Repository
Chen, J.; Bach, P. M.; Leitão, J. P. (2025) Modelling pavement watering effects on urban heat mitigation with a fast urban climate model, Sustainable Cities and Society, 124, 106313 (14 pp.), doi:10.1016/j.scs.2025.106313, Institutional Repository

Photo de couverture: Depuis l’été 2022, l’Eawag et l’OFEV utilisent des bouées de mesure automatiques pour enregistrer la température de l’eau de certains lacs suisses, comme ici, sur le lac d’Aegeri dans le canton de Zoug (Photo: Mathias Blattmann, Oberägeri, 11 novembre 2022, Zuger Zeitung).