Addressing water consumption impacts on freshwater ecosystems: development of a regionalized, global habitat-based model for life cycle impact assessment
(trad auto)Étude des répercussions de la consommation d'eau sur les écosystèmes d'eau douce : élaboration d'un modèle mondial régionalisé fondé sur l'habitat pour l'évaluation des répercussions du cycle de vie.
Résumé
Approximately 65% of inland waters are under moderate or high threat by anthropogenic alteration and climate change. Earth has lost around half of inland water habitats in the last hundred years and global water withdrawal is expected to increase by more than 50% within the next 20 years. In this context, competition for water resources between humans and ecosystems is set to rise at the expense of freshwater-dependent biodiversity. For this reason, nowadays it is imperative to quantify and safeguard water needs of freshwater-dependent ecosystems. As a global tool to support decision-making, in life cycle assessment (LCA) several models for life cycle impact assessment (LCIA) of water consumption on ecosystems have been proposed. One important flaw of current LCIA models, whether they are mechanistic or non-mechanistic, midpoint or endpoint-oriented, is their limited consideration of environmental water requirements (EWR). For this reason, existing approaches for EWR assessment have been investigated to evaluate potential benefits of better including ecohydrological principles in LCIA on ecosystems. This enabled the definition of the concept of freshwater habitat within the boundaries of LCIA and the development of a framework for the application of habitat simulation methods in LCIA modeling. A midpoint habitat change potential (HCP) indicator assessing the impact of flow alteration on instream habitats of fish and invertebrates was developed. The new model has been tested on the French river network at the river reach scale, characterizing habitat change in wet and dry seasons. HCPs were then aggregated at watershed scale. The new model was subsequently generalized to allow global extension. Input variables of the generalized HCP model have been calculated from existing databases and models on a monthly resolution. Limitations, uncertainty and research perspectives of the new approach are discussed.
Environ 65% des eaux intérieures sont menacées modérément ou fortement par l'altération anthropique et le changement climatique. La Terre a perdu environ la moitié de ses habitats d'eau intérieure au cours des cent dernières années et le prélèvement mondial d'eau devrait augmenter de plus de 50% au cours des 20 prochaines années. Dans ce contexte, la concurrence pour les ressources en eau entre les humains et les écosystèmes est appelée à s'intensifier au détriment de la biodiversité d'eau douce. Pour cette raison, il est aujourd'hui impératif de quantifier et de sauvegarder les besoins en eau de ces écosystèmes. En tant qu'outil global d'aide à la prise de décision, plusieurs modèles d'évaluation d'impact de la consommation d'eau sur les écosystèmes ont été proposés dans le cadre de l'analyse du cycle de vie (ACV). L'un des défauts importants des modèles actuels d'ACV, qu'ils soient mécanistes ou non-mécanistes, midpoint ou endpoint, c'est la prise en compte limitée des besoins environnementaux en eau (EWR). Pour cette raison, les approches existantes pour l'évaluation des EWR ont été étudiées, afin d'évaluer les avantages potentiels d'une meilleure prise en compte des principes écohydrologiques dans l'ACV sur les écosystèmes. Cela a permis de définir le concept d'habitat d'eau douce en ACV et d'élaborer un cadre conceptuel pour l'application des méthodes de simulation d'habitat dans la modélisation. Un indicateur midpoint du potentiel de changement d'habitat (HCP) évaluant l'impact de la modification du débit sur les habitats des poissons et des invertébrés dans les cours d'eau a été élaboré. Le nouveau modèle a été testé sur le réseau fluvial français à l'échelle du tronçon fluvial, en caractérisant le changement d'habitat en saison sèche et humide. Les HCP ont ensuite été agrégés à l'échelle du bassin versant. Après, le nouveau modèle a été généralisé pour permettre une extension globale. Les variables d'entrée du modèle HCP généralisé ont été calculées à partir des bases de données et des modèles existants sur une résolution mensuelle. Les limites, l'incertitude et les perspectives de recherche de la nouvelle approche ont finalement été discutées.