L’eau’gique #2 : L’utilisation excessive des eaux souterraines est une bombe à retardement pour les rivières

Un forage, quelque part, dans une autre galaxie (en Bretagne)

Dans le numéro précédent de « L’eau’gique », j’abordai les résultats d’une étude qui montrait l’absence injustifiée des activités humaines dans les représentations graphiques du cycle de l’eau classiquement répandues, alimentant ainsi un faux sentiment de sécurité hydrologique. Aujourd’hui, j’ai envie d’enfoncer le clou en parlant de l’impact du pompage des eaux souterraines sur les rivières à travers une étude publié fin 2019 dans la revue Nature, intitulée « Environmental flow limits to global groundwater pumping » (en français : Débits seuils écologiques liés au pompage d’eau souterraine dans le monde). Elle est signée par Inge de Graaf et collaborateurs.

Mais avant de rentrer dans le vif du sujet, quelques propos de contexte : l’eau souterraine constitue le premier stock d’eau douce liquide sur Terre. Il s’agit donc d’une ressource de première importance, notamment pour assurer la sécurité alimentaire des régions du monde qui dépendent fortement de l’irrigation pour assurer la continuité de leur production agricole au gré des fluctuations climatiques. En effet, environ 70% de l’eau souterraine prélevée dans le monde est utilisée directement pour l’irrigation.

Cependant, il ne faut pas perdre de vue que bien des écosystèmes terrestres sont également très dépendants de la disponibilité de l’eau souterraine. Dans de nombreux contextes hydrogéologiques, les aquifères (ces réservoirs géologiques d’eau souterraine) sont hydrauliquement connectés aux eaux de surface (rivières, lacs, zones humides…). La caractérisation spatiale et temporelle des échanges entre les masses d’eau de surface et souterraine, selon les contextes, reste à ce jour l’un des grands défis de l’hydrologie. Mais ce qui est généralement admis, c’est que dans la plupart des bassins versants où coule une rivière pérenne, celle-ci est alimentée presque exclusivement par les eaux souterraines en période d’étiage. Les aquifères forment en effet les « éponges » des hydrosystèmes, permettant de redistribuer dans le temps les eaux ayant percolé en profondeur. Par conséquent, nombreux sont les écosystèmes aquatiques qui dépendent des eaux souterraines, et une extraction excessive de ces ressources peut provoquer une baisse des niveaux d’eau des nappes si importante que la connexion hydraulique nappe-rivière s’inverse plus fréquemment, voire se rompt, mettant en péril la biodiversité aquatique.

L’étude de De Graaf et al. (2019) a pour objectif de répondre à une double question : quand et où dans le monde la stabilité environnementale des cours d’eau a été – ou sera – mise à mal à cause du pompage d’eau souterraine dans un contexte de changement climatique ? Derrière ces questions, se pose donc celle de la résilience de la fonction écologique des hydrosystèmes terrestres à la double action de l’Homme sur le milieu (pompage et changement climatique).

Il va sans dire que pour attaquer le problème à l’échelle planétaire, il faut sortir l’artillerie lourde. Très lourde même : les auteurs utilisent un modèle hydrologique distribué à base physique comprenant – et c’est unique – un couplage nappe-rivière à l’échelle mondiale. Cela signifie que l’ensemble des flux hydriques est quantifié dans le temps avec un certain incrément (jour ou mois), et dans l’espace pour chaque sous-division des continents, appelée « maille », qui dans le cas présent couvre environ 100 km² (à l’équateur). Chaque maille peut échanger des flux avec ses voisines (via le réseau hydrographique ou le compartiment souterrain) et comporter les stocks d’eau habituels (souterrains, surface, sols…), le tout étant régi par des lois physiques appropriées. Les prélèvements d’eau par l’Homme dans les différents milieux (aquifères, rivières, lacs et mers) sont pris en compte, ainsi que les rétroactions (par exemple, le retour d’une partie de l’eau irriguée dans le compartiment souterrain). Il est difficile d’appréhender tous les détails d’un tel modèle, mais rappelons-nous simplement qu’il s’agit d’un gros simulateur permettant de mimer les principales composantes du cycle de l’eau (y compris l’activité humaine) sur un grand nombre de bassins du globe. Il ne faut donc pas prendre à la lettre tout ce qui ressort d’un modèle aussi complexe d’un système qui l’est encore davantage. Il convient également de se méfier de certains aspects techniques (voir un autre de mes articles à ce sujet), mais dans le cas présent, je trouve que le travail est très sérieux et les résultats ne sont pas sur-interprétés.

Les chercheurs ont donc simulé le cycle de l’eau à grande échelle entre 1960 et 2100 en utilisant le scénario climatique RCP8.5 (aussi nommé « business-as-usual ») et les données spatialisées des prélèvements humains entre 1960 et 2010 en supposant qu’ils n’évoluent pas par la suite, ce qui est optimiste si l’on considère qu’une augmentation de la population pourrait accroître la demande en nourriture et donc en irrigation. En revanche, les volumes irrigués sont autorisés à varier en fonction des conditions climatiques dans le modèle (davantage d’irrigation s’il y a plus de sécheresses par exemple).

Après avoir choisi un critère raisonnable pour déterminer le moment où la stabilité environnementale des cours d’eau est menacée et avoir effectué des tests de sensibilité pour quantifier la dépendance des résultats à la paramétrisation du modèle, l’étude révèle qu’à l’horizon 2050 entre 42% et 79% des bassins versants du monde auront atteint la limite environnementale critique. A l’heure actuelle, c’est déjà le cas pour minimum 15% d’entre eux. Sur le plan géographique, il est peu étonnant de trouver l’Amérique du Nord, l’est de l’Australie, le Moyen-Orient et l’Inde, la Chine, une partie de l’Amérique latine, et le centre sud et sud-ouest de la Russie parmi les pays ou régions qui ont déjà expérimenté cette limite. Mais dès les années 2040-2050, la liste devrait rapidement s’allonger avec le sud de l’Europe, le Maghreb, la majorité du territoire australien, et de plus vaste pans de l’Afrique subsaharienne et du Moyen-Orient.

Néanmoins, le plus surprenant réside ailleurs : l’équipe s’est rendue compte que pour la grande majorité des bassins analysés, il suffit d’une baisse étonnamment faible du niveau moyen des nappes suite aux pompages pour affecter dangereusement le débit des rivières. S’il se confirmait, un tel résultat aurait des conséquences véritablement préoccupantes pour la gestion des ressources en eau, car concrètement, cela signifie que des débits critiques en rivière seraient atteints bien avant de voir la ressource souterraine dépérir significativement. Autrement dit, les pompages excessifs sont une réelle bombe à retardement pour les écosystèmes, car les pertes de stock accumulées sur plusieurs années peuvent se traduire assez brutalement en effondrement de la contribution des nappes aux rivières à l’échelle mondiale.

Ce travail vient donc rappeler l’importance d’avoir une gestion intégrée des ressources en eau, en surface et en subsurface, à une échelle suffisamment grande (régionale) et avec une certaine anticipation…qui au vu de l’inertie des aquifères, aurait dû être déclenchée il y a plus de 10 ans !

Référence

de Graaf, I.E.M., Gleeson, T., (Rens) van Beek, L.P.H., Sutanudjaja, E.H., Bierkens, M.F.P., 2019. Environmental flow limits to global groundwater pumping. Nature 574, 90–94. https://doi.org/10.1038/s41586-019-1594-4

Votre commentaire

Entrez vos coordonnées ci-dessous ou cliquez sur une icône pour vous connecter:

Logo WordPress.com

Vous commentez à l’aide de votre compte WordPress.com. Déconnexion /  Changer )

Image Twitter

Vous commentez à l’aide de votre compte Twitter. Déconnexion /  Changer )

Photo Facebook

Vous commentez à l’aide de votre compte Facebook. Déconnexion /  Changer )

Connexion à %s

%d blogueurs aiment cette page :