La signature isotopique de l'eau d'El Chaltén : comment fonctionne le système nivoglaciaire et pourquoi un suivi continu est nécessaire

Chaque jour, la rivière De Las Vueltas reçoit de l'eau des glaciers, des ruisseaux et des lagunes de l'ensemble du bassin nord. Mais d'où vient réellement chaque goutte qui la compose ? Dans ce courant coexistent des eaux d'origines différentes : de la neige accumulée sur les hauteurs, de la glace glaciaire formée au cours des siècles, de la pluie de la semaine dernière, ou encore de l'eau ayant séjourné dans une lagune sous le soleil de Patagonie. À l'œil nu, il est impossible de les distinguer. Pourtant, l'eau porte en elle la marque de son origine — et pour la première fois, une étude scientifique l'a décodée dans la zone nord du parc national Los Glaciares.

Ce travail, coordonné entre l'Institut de recherches marines et côtières (IIMyC, CONICET-UNMdP), l'Institut de géologie côtière et du Quaternaire « Dr. Enrique Jorge Schnack » (IGCyC, UNMdP-CICPBA), l'Administration des parcs nationaux et l'Association BOANA, a permis de couvrir 81 sites d'échantillonnage sur environ 850 km² — depuis la neige de surface et la glace glaciaire jusqu'aux ruisseaux, rivières, lagunes et au lac Viedma — sur un gradient d'altitude allant de 252 à 1 510 mètres. Il s'agit de la première caractérisation isotopique intégrale de ce système, l'une des plus importantes réserves d'eau douce de Patagonie australe.

Le travail de terrain s'est déroulé entre 2021 et 2022, période durant laquelle les 81 points d'échantillonnage ont été visités. Le traitement des échantillons, les analyses de laboratoire et l'interprétation des données ont exigé un travail minutieux et continu. Ce n'est qu'aujourd'hui, en 2026, que l'on dispose des résultats complets, lesquels seront présentés au XIIIe Congrès argentin d'hydrogéologie et au IXe Séminaire hispano-latino-américain sur les thèmes actuels de l'hydrologie souterraine. Ce parcours — de la campagne de terrain pour la collecte des échantillons jusqu'à l'interprétation des résultats, en passant par les analyses de laboratoire — illustre pourquoi la recherche scientifique demande du temps : chaque étape est indispensable pour que les conclusions soient robustes, reproductibles et fiables.

Voici ce que révèle cette « photo » du fonctionnement de l'eau à El Chaltén, et pourquoi une seule photo — aussi complète soit-elle — ne suffit pas.

Qu'est-ce que la « signature » de l'eau ?

Bien que toutes les molécules d'eau partagent la même composition chimique (H₂O), elles ne possèdent pas toutes exactement la même composition isotopique. Cela s'explique par le fait que les atomes d'oxygène (O) et d'hydrogène (H) peuvent se présenter sous différentes variantes appelées isotopes stables, qui ont le même comportement chimique mais une masse légèrement différente.

Par conséquent, il existe des molécules d'eau un peu plus lourdes ou un peu plus légères, selon les isotopes qu'elles contiennent. Dans la nature, les molécules les plus légères prédominent largement, tandis que les plus lourdes sont beaucoup moins abondantes. Cependant, la proportion entre les unes et les autres varie de manière prévisible selon les processus que traverse l'eau, tels que l'évaporation, la condensation ou la formation de neige.

La logique est simple : l'eau qui tombe sous forme de neige en haute montagne se retrouve relativement « appauvrie » en isotopes lourds, car les molécules d'eau les plus lourdes ont tendance à se condenser et à précipiter en premier. À l'inverse, lorsque l'eau d'une lagune s'évapore, les molécules plus légères s'échappent plus facilement vers l'atmosphère. L'eau qui reste dans la lagune se retrouve alors relativement « enrichie » en isotopes lourds. Ainsi, chaque type d'eau laisse une « signature isotopique » caractéristique, mesurable en laboratoire et exprimée par les valeurs de δ¹⁸O et δ²H.

Il convient de préciser que, dans ce contexte, les termes « appauvri » et « enrichi » ne font pas référence à la qualité ou à la pureté de l'eau, mais à la proportion d'isotopes lourds par rapport aux isotopes légers. Une eau appauvrie contient une proportion plus faible d'isotopes lourds et présente des valeurs de δ¹⁸O et δ²H plus négatives ; au contraire, une eau enrichie contient une proportion plus élevée de ces isotopes lourds et présente des valeurs de δ¹⁸O et δ²H moins négatives. C'est simplement une façon de décrire la composition isotopique de l'eau, qui fonctionne comme une empreinte d'origine : la neige d'altitude, avec des valeurs de δ¹⁸O proches de -22 ‰, est la plus appauvrie du système, tandis que les lagunes, avec des valeurs de δ¹⁸O atteignant -5,6 ‰, sont les plus enrichies.

Cette signature fonctionne comme une pièce d'identité de l'eau : elle permet de reconstituer son origine et les processus qu'elle a traversés, sans qu'il ait été nécessaire de suivre physiquement son parcours.

Un gradient de la neige aux rivières et au lac

Le premier résultat de l'étude montre que le système présente un gradient isotopique clair. La neige de surface affiche le signal le plus appauvri, avec une valeur moyenne de δ¹⁸O de -22 ‰. La glace glaciaire se situe un échelon plus haut (δ¹⁸O = -15,5 ‰), suivie par les ruisseaux de fonte (δ¹⁸O = -13,1 ‰). Les rivières se stabilisent à -14,3 ‰, et les lagunes atteignent les valeurs les plus enrichies de tout le système, avec une moyenne de -11,7 ‰ et des cas extrêmes allant jusqu'à -5,6 ‰ de δ¹⁸O.

Ce parcours raconte une histoire : la composition isotopique de l'eau change à mesure qu'elle descend de la montagne et transite par le système. Et derrière tout ce gradient, un facteur s'avère dominant. Les échantillons mensuels de précipitations locales, collectés sur une année hydrologique complète, ont montré une large gamme de variations (-19 ‰ à -6,5 ‰) qui englobe presque toute la variabilité des autres milieux. En d'autres termes : le signal isotopique du système trouve sa source dans les précipitations. Les glaciers stockent et régulent, mais cet apport atmosphérique reste la source primaire qui alimente la neige, la glace, les rivières et les lagunes.

Le rebondissement : l'eau stagnante est celle qui change le plus

C'est ici qu'apparaît le résultat le plus contre-intuitif. On pourrait s'attendre à ce qu'une lagune calme et cristalline soit l'eau la plus stable du système, et qu'une rivière agitée, en mouvement constant, soit la plus variable. Les données disent exactement le contraire.

Les rivières sont les milieux les plus homogènes de tout le système : à peine ±0,3 ‰ de variation entre 24 sites distincts répartis sur l'ensemble du bassin. Les lagunes, en revanche, sont les plus variables, avec une dispersion dix fois plus grande (±3,6 ‰).

L'explication réside dans les processus qui agissent sur chaque milieu. La rivière présente un signal isotopique plus stable : sa composition varie peu d'un site d'échantillonnage à l'autre car elle intègre de multiples apports à l'échelle du bassin versant, ce qui permet de moyenner les différences. La lagune, au contraire, est plus directement exposée aux processus locaux comme l'évaporation. Le soleil et le vent de Patagonie favorisent l'évaporation des molécules plus légères et concentrent proportionnellement les plus lourdes.

Mais il y a une nuance importante à ce constat : la taille compte. Le lac Viedma, bien qu'il s'agisse d'un plan d'eau lentique (stagnant), présente un signal isotopique stable (±0,7 ‰). Son grand volume et sa profondeur réduisent l'impact relatif de l'évaporation, qui affecte pourtant lourdement les lagunes peu profondes et exposées. Ce n'est pas une question d'« eau calme contre eau en mouvement » : c'est la combinaison de la surface exposée, du volume et des conditions environnementales qui détermine à quel point le signal isotopique de l'eau peut se transformer.

Ne pas juger l'eau sur une seule mesure

L'étude ne s'est pas limitée aux isotopes stables de la molécule d'eau : elle a également intégré des variables physico-chimiques et microbiologiques. Et de cette combinaison découle une leçon fondamentale pour la gestion de l'eau.

Certains ruisseaux de haute montagne ont présenté des valeurs de conductivité électrique plus élevées que le reste des écosystèmes aquatiques — supérieures à 350 µS/cm —, une mesure liée à la quantité de minéraux dissous dans l'eau (salinité), mais n'ont enregistré aucune présence significative d'Escherichia coli (bactérie indicatrice de contamination fécale). Ces valeurs n'indiquent pas nécessairement une pollution : dans ce cas, elles s'expliquent par le contact de l'eau avec des formations rocheuses naturellement minéralisées qui libèrent des sels. Si l'on évaluait l'état de l'eau uniquement à partir de la conductivité, ces milieux pourraient être interprétés à tort comme problématiques.

Le cas inverse est également possible. Une eau peut présenter des paramètres physico-chimiques conformes aux normes et pourtant être affectée par une contamination. C'est pourquoi il est nécessaire de croiser différents types d'informations : la signature isotopique permet de connaître l'origine et le parcours de l'eau, la conductivité renseigne sur sa minéralisation et l'analyse microbiologique détecte les indicateurs de contamination biologique. Aucune variable, prise isolément, ne raconte l'histoire complète.

De la photo au film : qu'est-ce qu'une ligne de base ?

Jusqu'ici, nous disposons d'une « photo » du système hydrologique. Mais la véritable valeur de ce travail ne réside pas seulement dans ce qu'il révèle aujourd'hui, mais dans ce qu'il permet de construire pour l'avenir.

Ce que l'étude a établi s'appelle une ligne de base : la première caractérisation systématique d'un système, un point de référence à partir duquel comparer les changements qui surviendront au fil du temps. Dans la gestion des ressources en eau, disposer d'une ligne de base permet d'identifier des tendances, d'évaluer des altérations et de détecter d'éventuelles menaces avant que leurs effets ne deviennent irréversibles.

L'idée est intuitive : une seule photo ne permet pas de savoir si une situation évolue. Il faut plusieurs mesures dans le temps pour détecter des tendances. Sans ligne de base, tout changement dans le système devient difficile à interpréter car il n'existe aucun point de comparaison. Grâce à elle, chaque mesure future apporte une nouvelle pièce pour reconstituer l'histoire de l'eau.

Être un parc national protège le paysage, pas nécessairement l'eau

Il existe une idée reçue très répandue selon laquelle, sous prétexte qu'une zone se trouve au sein d'un parc national déclaré au patrimoine mondial, l'eau y est d'office préservée et surveillée. La réalité de la gestion des aires protégées est plus complexe.

La recherche internationale démontre que la conception et la gestion de la protection terrestre sont souvent inadaptées aux processus propres aux écosystèmes d'eau douce. De plus, de nombreux écosystèmes aquatiques situés à l'intérieur d'aires protégées ne sont pas à l'abri des impacts anthropiques survenant en amont. L'eau franchit les frontières des cartes — et les impacts aussi. Protéger le paysage ne revient pas à surveiller l'eau.

L'étude elle-même offre une preuve concrète de l'importance de ce suivi. En aval de la station d'épuration des eaux usées d'El Chaltén, sur la rivière Fitz Roy, les valeurs d'E. coli les plus élevées de tout le système ont été enregistrées : 370 UFC/mL, accompagnées d'augmentations dans le bassin inférieur de la rivière De Las Vueltas. Une seule campagne de mesures a suffi à détecter un signal d'impact négatif à proximité de la zone urbaine, un secteur soumis à une pression touristique croissante. Si une simple photo a révélé cela, on peut imaginer tout ce qu'un suivi continu dans le temps permettrait d'anticiper.

Pourquoi les isotopes, en particulier, ont besoin de temps

Il y a une raison pour laquelle les isotopes environnementaux constituent un paramètre particulièrement précieux pour le suivi à long terme. La température, le pH ou la conductivité décrivent l'état de l'eau au moment précis de la mesure. Les isotopes apportent une information différente : ils conservent un signal lié à l'origine de l'eau et aux processus hydrologiques qu'elle a subis. Ils constituent, en ce sens, un paramètre doté d'une « mémoire d'origine ».

Et c'est précisément pour cela que leur valeur se révèle dans la comparaison temporelle. Si, dans quelques années, les rivières affichaient une signature isotopique plus proche de celle des précipitations récentes et moins de celle de la glace glaciaire, cela pourrait indiquer un changement dans la contribution relative des différentes sources d'eau. Une mesure isolée ne permet pas d'interpréter cette évolution. Une série temporelle, oui.

Il convient d'être précis : les isotopes ne définissent pas à eux seuls des phénomènes complexes comme le peak water — le point à partir duquel l'apport d'un glacier en recul commence à diminuer —, qui nécessite des modèles de bilan de masse glaciaire, des séries de débits et des données climatiques. Les isotopes sont un maillon parmi d'autres au sein d'un système de surveillance de l'eau plus vaste, combinant traceurs naturels, mesures de la glace et observations hydrologiques. Mais c'est un maillon qui ne prend tout son sens que s'il est maintenu dans le temps.

Mesurer, comparer, corriger

C'est ainsi que l'on préserve un système en mutation : par ce que la gestion environnementale appelle la gestion adaptative, un processus itératif de surveillance et d'évaluation qui permet d'ajuster les décisions à mesure que les données révèlent la trajectoire du système. Les systèmes nivglaciaires changent lentement et en silence ; souvent, les dommages ne deviennent visibles que lorsqu'ils sont déjà effectifs — à moins de les mesurer en amont.

La première photo d'El Chaltén existe désormais. Et elle s'est construite d'une manière tout à fait singulière : l'étude a donné lieu à une expérience participative inédite dans le système de gestion des aires protégées en Argentine, impliquant les habitants, les alpinistes et les gardes-parcs dans la collecte des échantillons aux côtés des équipes scientifiques, facilitant ainsi l'accès aux zones les plus reculées.

L'enjeu est maintenant de maintenir ce regard dans le temps. Car l'eau de ce territoire — l'eau qui fait vivre les écosystèmes, qui approvisionne le village et qui façonne ce paysage admiré par des visiteurs du monde entier — mérite un film tout entier, et pas seulement une photo. Et ce film, à l'image de la première séquence, se construira d'autant mieux s'il est réalisé ensemble.

Remerciements

Nous remercions l'Association des Amis du Parc National Los Glaciares pour l'achat du matériel d'échantillonnage, ainsi que le poste de santé d'El Chaltén pour le prêt de son laboratoire. L'auteure remercie Asunción Romanelli et Valeria Crosa pour leur relecture et leurs contributions.

Références

• Romanelli, A., Quiroz Londoño, O. M., Martínez, L., Crosa, V., Aniere, M., Martínez, D. & Esquius, K. S. Isótopos estables del agua en ambientes acuáticos de montaña y glaciares del Parque Nacional Los Glaciares (Patrimonio Mundial UNESCO). IGCyC (UNMdP-CICPBA) / IIMyC (CONICET-UNMdP) / Administración de Parques Nacionales (APN) / Asociación BOANA.

• Sur la gestion et le suivi de l'eau dans les aires protégées :

  • Durable Freshwater Protection: A Framework for Establishing and Maintaining Long-Term Protection for Freshwater Ecosystems and the Values They Sustain. Sustainability, 2021.

  • From assessment to action: informing water resource management in protected areas amid global change. Frontiers in Water, 2025.

  • UICN Commission mondiale des aires protégées — guide sur la protection des eaux continentales.