Factors driving the biogeochemical budget of the Amazon River and its statistical modelling Facteurs denext term contrôle du bilan biogéochimique previous termdenext term l'Amazone et modélisation statistique associée

International audienceThe seasonal and interannual fluctuations of the biogeochemical budget (solutes, suspended matter, isotopes) of the Amazon River basin were analyzed, with a special focus on 44 physicochemical parameters monitored over the period 1982-1984 during the Carbon in the AMazon River Experiment (CAMREX) project. The relevant factors driving this variability were identified and sorted through the implementation of a statistical-regressive model coupled to variance analysis. Basically, the compositional fluctuations in the Amazon River are related (1) to the variable contribution of major tributaries (variable regional source) to the river flow but also (2) to the variable contribution of hydrological sources, (3) to river processes, i.e. in-stream diagenesis and sediment dynamics and (4) to the hydrological budget of the floodplains. Their respective contributions to the variability of chemical signals observed in the stream waters depend on which parameter was investigated but their combination explains on average 85% of the observed variability. The variability related to regional sources was captured by the compared measures of flow discharge and biogeochemical fluxes at the outlet of the major tributaries. The variability of hydrological sources was described by the variable contribution of three runoffs of distinct but constant composition: forwarded direct runoff, delayed floodplain runoff and baseflow. Several methods were tested to depict the seasonal and interannual variations of their individual discharges. Biologically-mediated processes were related to a hydrobiological index IBIO = [O2]-[CO2] which allows tracking the nature of the dominant ecological regime (autotrophy vs. heterotrophy). The alteration of chemical signals related to the intermittent discharge of the floodplains (where specific processes occur such as: gas exchanges at the air-water interface, sorption of dissolved organic matter, chemical weathering, deposition vs. remobilization of sediments, etc.) was simulated by taking into account the default of hydrological balance between inflows and outflows, used as a marker of floodplains discharge. This analysis shows that the chemical baseline observed in the waters of the Amazon River is mostly acquired upstream from the junction of major tributaries with the Amazon main reach. Les fluctuations saisonnières et interannuelles du bilan biogéochimique (solutés, matière particulaire, isotopes) du fleuve Amazone ont été analysées, avec une attention particulière apportée à 44 paramètres physicochimiques mesurés entre 1982 et 1984 dans le cadre du programme CAMREX. Les facteurs exerçant une influence significative sur cette variabilité ont été identifiés et hiérarchisés par le biais d'un modèle statistique couplé à une analyse previous termdenext term variance. Les variations previous termdenext term composition des eaux previous termdenext term l'Amazone sont fondamentalement associées (1) à previous termlanext term contribution variable previous termdenext term ses affluents majeurs (source régionale variable) au débit total, mais aussi (2) à previous termlanext term contribution variable des pôles previous termdenext term mélange hydrologiques, (3) à des processus fluviaux correspondant au régime hydrobiologique et à previous termlanext term dynamique sédimentaire et (4) au bilan hydrologique des plaines d'inondation. Leurs contributions respectives à previous termlanext term variabilité des signaux chimiques observés dans les eaux du fleuve dépendent du paramètre considéré, mais leur combinaison explique en moyenne 85 % previous termde lanext term variabilité observée. previous termLanext term variabilité associée aux contributions régionales variables est appréhendée en procédant aux bilans entrées-sorties des débits et flux biogéochimiques. previous termLanext term variabilité previous termdenext term contribution des pôles previous termdenext term mélange est décrite par previous termlanext term contribution variable previous termdenext term trois écoulements previous termdenext term compositions distinctes mais constantes : l'écoulement direct à expression précoce, l'écoulement local previous termdenext term vidange alluviale à expression différée et l'écoulement previous termdenext term base. Douze méthodes ont été testées afin previous termdenext term décrire les variations saisonnières et interannuelles des débits individuels previous termdenext term chaque pôle previous termdenext term mélange. Les processus contrôlés par le vivant sont appréhendés à partir d'un indice hydrobiologique IBIO = [O2]-[CO2] qui permet previous termdenext term déterminer previous termlanext term nature du régime hydro-écologique dominant (autotrophe vs. hétérotrophe). L'altération des signaux chimiques générée par previous termlanext term vidange intermittente des plaines d'inondation (au niveau desquelles ont lieu des processus spécifiques : échanges gazeux, sorption previous termdenext term matière organique dissoute, érosion chimique, dépôt vs. remise en suspension previous termdenext term sédiments, etc.) est simulée en prenant en compte le défaut previous termdenext term bilan hydrologique entrées-sorties utilisé comme marqueur previous termdenext term débit des plaines d'inondation. Cette analyse montre que le bruit previous termdenext term fond chimique observé dans les eaux du fleuve Amazone est principalement acquis en amont des confluences entre le tronçon fluvial étudié et les principaux affluents qui l'alimentent