Le cycle de l’eau, panorama des ressources

Un phénomène longtemps mal compris

L’eau est si com­mune dans notre envi­ron­ne­ment tem­pé­ré, si pré­sente dans nos usages, du plus quo­ti­dien au plus sym­bo­lique, en pas­sant par les besoins vitaux, que les ques­tions les plus simples qui s’y rap­portent se révèlent par­fois déconcertantes.

Source de la Loue

Ain­si Bécas­sine, lors d’un voyage en Suisse, se laisse-t-elle faci­le­ment convaincre que, par sou­ci d’économie, les robi­nets qui contrôlent le débit des rivières sont fer­més la nuit.

Effec­ti­ve­ment, le terme même de source (et les nom­breuses expres­sions qui en dérivent) nous conduit à cette repré­sen­ta­tion erro­née des mou­ve­ments de l’eau, depuis une ori­gine sup­po­sée ponc­tuelle jusqu’à un exu­toire lui aus­si bien défini.

Il fau­dra de fait attendre le XVIII^e siècle, le siècle des obser­va­tions, pour appor­ter une vrai­sem­blance quan­ti­fiée aux intui­tions héri­tées des phi­lo­sophes grecs ou des scien­ti­fiques de la Renais­sance. Après les tra­vaux de Pierre Per­rault et de l’abbé Mariotte, c’est Edmond Hal­ley qui se char­ge­ra d’expliciter le rôle de l’évaporation sur les océans pour pro­po­ser un pre­mier cycle fer­mé de l’eau.

“ Le terme même de source conduit à une représentation erronée des mouvements de l’eau”

Hal­ley estime, dans un article daté de 1687, les débits cumu­lés des fleuves les plus impor­tants du bas­sin ver­sant médi­ter­ra­néen, les com­pare à une esti­ma­tion de l’évaporation de la masse d’eau médi­ter­ra­néenne (à par­tir d’une expé­rience menée sur un bécher de 20 cm de dia­mètre) et conclut fort jus­te­ment que cette éva­po­ra­tion suf­fit à ali­men­ter le débit des fleuves.

Les pre­miers élé­ments du cycle de l’eau sont posés. Res­te­ront à pré­ci­ser le rôle joué par la végé­ta­tion ain­si que les pro­ces­sus contrô­lant les infil­tra­tions et cir­cu­la­tions sou­ter­raines, ce qui demeure de nos jours une ques­tion scien­ti­fique épi­neuse sous le terme de « fonc­tion­ne­ment de la zone critique ».

Plus d’un milliard de kilomètres carrés

Notre connais­sance actuelle du cycle de l’eau et des réser­voirs ter­restres de sur­face repose sur un dis­po­si­tif d’observations inté­gré, incluant l’observation spa­tiale, l’instrumentation des bas­sins ver­sants et le sui­vi des eaux souterraines.

L’inventaire des volumes d’eau n’est pas éta­bli avec la même pré­ci­sion selon les milieux, mais il révèle que près de 97 % de l’eau est conte­nue dans les océans, que l’eau atmo­sphé­rique, dont le rôle est essen­tiel dans la régu­la­tion de notre cli­mat, repré­sente un volume très faible (0,001 %), que 75 % de l’eau douce se trouve en fait sous forme de glace dans les calottes polaires et que c’est sur 1 % de l’eau ter­restre que reposent essen­tiel­le­ment les besoins humains en eau douce (eaux souterraines).

Un cycle mesuré et observé

Neige et pluie per­mettent à l’eau de l’atmosphère de rejoindre la sur­face du globe. Une par­tie de l’eau ain­si pré­ci­pi­tée ruis­selle direc­te­ment (sur les sur­faces imper­méa­bi­li­sées, c’est la tota­li­té, sur des sols moins arti­fi­cia­li­sés, seule­ment une par­tie) vers la rivière la plus proche.

“ Les besoins humains en eau douce reposent sur 1 % de l’eau terrestre ”

Le res­tant pénètre dans les sols jusqu’à une pro­fon­deur variable. Cette eau ali­mente les aqui­fères sou­ter­rains, qui sont en liai­son plus ou moins directe avec les rivières.

Les rivières s’écoulent vers les océans. Les océans s’évaporent vers l’atmosphère. À ce sché­ma très macro­sco­pique s’ajoutent de nom­breux flux plus locaux, comme, par exemple, l’évapotranspiration des végé­taux sur le conti­nent et les flux entre aquifères.

Des réserves énormes fixées d’eau “juvénile”

En plus de cette eau en per­pé­tuel mou­ve­ment à la sur­face de la Terre, de grosses quan­ti­tés de molé­cules H₂O sont pro­vi­soi­re­ment fixées dans les roches, l’écorce et le man­teau. Cette eau peut éven­tuel­le­ment reve­nir dans le cycle de l’eau super­fi­cielle lors d’éruptions volcaniques.

C’est ce que l’on appelle l’eau juvé­nile. Les volumes concer­nés sont consi­dé­rables (envi­ron 18 fois le volume des océans, sur la base de 1 à 2 % de la litho­sphère), mais il s’agit de molé­cules dis­per­sées enga­gées dans des com­bi­nai­sons chi­miques stables et ne jouant aucun des rôles de l’eau telle que nous la connais­sons à la sur­face de la Terre.

Une origine mal connue

Cette vision en cycle fer­mé appelle d’autres ques­tions. Cette matière si pré­cieuse, d’où nous vient-elle et se renou­velle-t-elle ? On date l’origine de la Terre à envi­ron 4,6 mil­liards d’années et les roches sédi­men­taires les plus anciennes connues – et dont la for­ma­tion est condi­tion­née à la pré­sence d’eau – ont seule­ment 3,8 mil­liards d’années.

“ 0,1 % de l’eau terrestre se serait échappé depuis son apparition ”

Néan­moins, d’autres indices per­mettent aux scien­ti­fiques de pen­ser que de l’eau était pré­sente à la sur­face de la Terre il y a 4,4 mil­liards d’années envi­ron. Quant à son ori­gine, elle est pro­ba­ble­ment à la fois exo­gène (apports par bom­bar­de­ments météo­ri­tiques ou comé­taires de la toute jeune pla­nète) et endo­gène (déga­zage de l’eau ini­tia­le­ment pri­son­nière des mag­mas volcaniques).

L’atmosphère ter­restre a alors per­mis de rete­nir l’eau, conti­nuel­le­ment éva­po­rée et conden­sée du fait des très hautes tem­pé­ra­tures. Des molé­cules d’eau sont dis­so­ciées aux confins de l’atmosphère et s’échappent ain­si de la planète.

L’apport d’eau juvé­nile conte­nu dans les érup­tions vol­ca­niques est vrai­sem­bla­ble­ment du même ordre de gran­deur, puisque, selon les esti­ma­tions actuelles, c’est seule­ment de l’ordre de 0,1 % que l’eau ter­restre aurait dimi­nué depuis son apparition.

En quelque sorte, les dino­saures ont bu la même eau que nous.

Les enjeux de l’eau dans le changement global

Les usages humains de l’eau sont essen­tiel­le­ment liés à l’alimentation (usage direct et agri­cul­ture), à l’industrie et à l’hygiène. Ces usages sont très for­te­ment variables d’une socié­té à l’autre, en fonc­tion des cultures et des niveaux de vie.

Les océans repré­sentent 97 % de la masse d’eau. © FOTOLIA

Néan­moins, l’eau est évi­dem­ment éga­le­ment par­tie inté­grante des éco­sys­tèmes aqua­tiques, marins ou d’eau douce, et est à ce titre abso­lu­ment néces­saire à la pro­duc­tion de nom­breux autres ser­vices éco­sys­té­miques qui ont été pour cer­tains men­tion­nés plus haut (régu­la­tion ther­mique par exemple).

Le chan­ge­ment glo­bal, que nous expé­ri­men­tons d’ores et déjà, se tra­dui­ra au moins par deux com­po­santes : le chan­ge­ment cli­ma­tique et ses consé­quences sur le cycle de l’eau ; la démo­gra­phie crois­sante et les ten­sions sur la res­source en eau et sa qualité.

Ces deux évo­lu­tions touchent direc­te­ment les usages que l’homme fait de l’eau, mais aus­si les éco­sys­tèmes aqua­tiques et les ser­vices qu’ils sont à même de lui procurer.

Modification des précipitations

Selon les scé­na­rios éla­bo­rés par le GIEC pour la fin du XXI^e siècle, le réchauf­fe­ment mini­mum serait de 1,5 °C, quels que soient les modèles ou les hypo­thèses uti­li­sés. Ce réchauf­fe­ment s’accompagne d’une modi­fi­ca­tion spa­tiale et tem­po­relle des pré­ci­pi­ta­tions, les évé­ne­ments extrêmes s’accentuant.

Les tra­duc­tions de ces moda­li­tés en termes de cycle de l’eau ne sont pas encore effec­tuées et consti­tuent des enjeux de recherche. En effet, ruis­sel­le­ment, éro­sion, fonc­tion­ne­ment de la zone cri­tique ont toutes les chances d’évoluer dif­fé­rem­ment selon la fré­quence et l’intensité des pré­ci­pi­ta­tions, selon des pro­ces­sus encore mal connus.

L’eau enfer­mée dans la roche revient lors d’éruptions volcaniques.

La ten­sion sur les res­sources accom­pa­gne­ra le chan­ge­ment cli­ma­tique. Il ne s’agit plus seule­ment de garan­tir l’accès à l’eau en quan­ti­té, mais aus­si en qua­li­té, car les pres­sions anthro­piques contri­buent, direc­te­ment ou indi­rec­te­ment, à sa dégradation.

Dans les pays déve­lop­pés, les consé­quences de l’agriculture et de l’élevage inten­sifs sur l’augmentation des concen­tra­tions en nitrates, pro­duits phy­to­sa­ni­taires, métaux, anti­bio­tiques, etc., sont désor­mais bien connues, ain­si que celles de l’industrie. Elles s’accompagnent désor­mais des molé­cules dites « émer­gentes », issues de notre mode de vie moderne (cos­mé­tiques, médi­ca­ments, igni­fu­geants, plas­ti­fiants), voire de toxines pro­duites natu­rel­le­ment par les éco­sys­tèmes, à des fré­quences accrues.

Dans les pays en déve­lop­pe­ment, dont les sys­tèmes d’assainissement sont moins per­for­mants voire inexis­tants, les pol­lu­tions les plus graves sont micro­bio­lo­giques et com­pro­mettent gra­ve­ment l’accès à l’eau.

“ La tension sur les ressources accompagnera le changement climatique”

Au-delà des usages directs de l’homme, le fonc­tion­ne­ment des éco­sys­tèmes aqua­tiques sera très pro­ba­ble­ment for­te­ment modi­fié par ces dif­fé­rentes com­po­santes du chan­ge­ment glo­bal, et ni leurs vul­né­ra­bi­li­tés ni leurs capa­ci­tés de rési­lience ne sont encore bien connues ni comprises.

Les modi­fi­ca­tions de régime hydrique appel­le­ront des modi­fi­ca­tions des habi­tats et des com­mu­nau­tés abri­tées et de leurs fonc­tion­na­li­tés. Elles joue­ront éga­le­ment un rôle dans l’exposition de ces com­mu­nau­tés aux conta­mi­na­tions diverses citées plus haut. Les rejets ponc­tuels se trouvent concen­trés en régime d’étiage, les apports dif­fus se trouvent majo­rés en régime de crue.

Les ser­vices ren­dus par les éco­sys­tèmes aqua­tiques sont tel­le­ment variés qu’il est inutile de cher­cher à les lis­ter, mais on peut citer l’exemple des régu­la­tions chi­miques et bio­lo­giques, avec les trans­for­ma­tions micro­biennes en zone humide, ou dans les sédi­ments estua­riens, qui pour­raient for­te­ment évoluer.

Enfin, n’oublions pas les risques asso­ciés au cycle de l’eau dans le chan­ge­ment glo­bal, qui sont majeurs et déjà expé­ri­men­tés par cer­taines popu­la­tions par­mi les plus expo­sées : élé­va­tion du niveau de la mer, éro­sion des côtes, sub­mer­sions, fonte des gla­ciers et des glaces de mer, inon­da­tions, séche­resses, insta­bi­li­té des terrains.

L’eau nous est tel­le­ment néces­saire, fami­lière et pré­cieuse qu’il est de notre res­pon­sa­bi­li­té col­lec­tive de nous ména­ger un ave­nir commun.

---

Articles similaires :

Les agences de l’eau, clé de voûte de notre ges­tion de l’eau Gérer les res­sources pour évi­ter les conflits L’eau et l’énergie, clés du déve­lop­pe­ment durable Que d’eau ! Les besoins en eau des filières énergétiques