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OpenEdition Books

Le développement durable à découvert

 | 
Agathe Euzen
, 
Laurence Eymard
, 
Françoise Gaill

Deuxième partie - L'environnement, un système global dynamique

6. Le cycle de l'eau

Ghislain de Marsily

Texte intégral

1En matière d’eau sur la Terre, il existe deux grandeurs fondamentales à prendre en compte, celle du « stock » d’eau, et celle du « flux » d’eau. Contrairement aux idées reçues, le stock n’est pas la quantité d’eau que nous consommons et avec laquelle nous vivons, mais c’est le flux d’eau sur Terre, qui provient des précipitations, qui nous alimente en eau et qui est issu du « grand cycle de l’eau ».

Stocks et grands réservoirs

2Le « stock » d’eau douce sur Terre ne représente qu’environ 3 % de celui de l’eau salée, mais cette faible proportion n’est pas si fondamentale. En effet, la réserve totale d’eau sur Terre est pratiquement constante. C’est grâce à l’eau salée et à l’évaporation sur les océans, que se forme une grande partie des précipitations sur les continents qui nous alimentent en eau tous les jours. Quand, il y a quelque 66 millions d’années, une météorite d’environ 10 km de diamètre a frappé la Terre au Mexique, le dégagement de poussière et de fumée a obscurci le ciel pendant 10 ans ou plus. L’évaporation a cessé, les pluies aussi, le cycle de l’eau s’est interrompu, la végétation est morte de soif et la majeure partie de la faune continentale aussi, dont les fameux dinosaures… Pourtant, le stock d’eau sur Terre est resté le même : c’est donc bien le flux qui nous fait vivre, pas le stock (figure 1)…

Le cycle de l’eau

3Le cycle de l’eau douce transite donc par l’atmosphère et fonctionne par évaporation, condensation et précipitation. La source de chaleur pour ces échanges est bien sûr le soleil, et passe par les flux radiatifs directs et par les échanges thermiques avec les masses d’air en mouvement. Ce cycle alimente en eau les continents et y maintient la vie, ainsi que tous les écosystèmes. La ressource en eau renouvelable de la planète est uniquement fournie par les précipitations annuelles sur les continents, estimées actuellement à 113 000 km3/an en moyenne, soit une « lame d’eau » de pluie de 840 mm/an, pour 134 millions de km2 de surfaces continentales. Elle se répartit ensuite comme suit :

  • 65 % retournent vers l’atmosphère, par évaporation directe et surtout par transpiration de la végétation, après s’être infiltrés dans les sols et y avoir été stockés. Ce phénomène d’« évapotranspiration » alimente à la fois l’agriculture pluviale et le fonctionnement des écosystèmes naturels.
  • 32 % s’écoulent sur les continents (hors Antarctique et Groenland), parmi lesquels 23 % rejoignent directement les rivières par ruissellement lorsqu’il pleut, puis la mer ; et 9 % s’infiltrent et traversent les sols sans être repris par l’évapotranspiration, puis parviennent dans les nappes souterraines, alimentant ensuite les rivières (7 %) ou rejoignant directement la mer (2 %). L’eau s’écoulant vers les systèmes endoréiques*, où elle s’évapore, est comptée avec l’évaporation.
  • 3 % sont des apports en mer des glaciers polaires de l’Antarctique et du Groenland (icebergs et fonte).

Fig. 1 – Estimation du volume d'eau sur Terre et des flux annuels par grands réservoirs. Ces chiffres sont des estimations avec des incertitudes assez larges de 2 à 20 %, la valeur la plus incertaine étant le volume des eaux souterraines. Shiklomanov et Rodda, 2003 ; Oki et al., 2006 ; Trenberth et al., 2007 ; Marsily, 2009

4L’eau des précipitations sur les continents provient pour 65 % de l’évaporation sur les continents, et pour 35 % seulement de l’évaporation sur les océans. Pour les océans, l’évaporation est estimée à 413 000 km3 /an, et les précipitations à 373 000 km3/an. Ils reçoivent donc moins d’eau de pluie qu’ils n’en fournissent par évaporation, mais ce déficit est exactement compensé par les écoulements des continents vers les océans (par les rivières, les nappes et les glaciers Antarctiques et du Groenland). Le bilan est donc ainsi bouclé. Une eau évaporée parcourt environ 1 000 km dans l’atmosphère avant de retomber en pluie.

Allons-nous manquer d'eau au XXIe siècle ?

5Le changement climatique, du fait de l’élévation de température, va plutôt intensifier le cycle de l’eau et augmenter les précipitations, à l’échelle du globe (cf. I.7). Ainsi, nous pouvons affirmer que la planète ne manquera pas d’eau au XXIe siècle. Il y aura toujours assez d’eau sur Terre pour les besoins en eau domestique d’une humanité en forte croissance, même si elle passe à 9 milliards d’habitants en 2050, comme cela est anticipé. Le vrai problème de l’eau est sa disponibilité locale pour l’agriculture (pluviale ou irriguée), qui risque de faire défaut aux endroits cultivables et là où augmente très fortement la population (Asie, Afrique), dans des zones déjà en déficit hydrique. En effet, la répartition actuelle des précipitations peut changer assez fortement dans certaines zones, en raison du changement climatique, en particulier dans la région méditerranéenne, les pluies pouvant être plus faibles qu’avant, surtout l’été. Le manque d’eau pourra donc se faire ressentir localement, et certains besoins élémentaires ne pourront être satisfaits si des adductions d’eau, des usines de dessalement de l’eau de mer ou d’autres solutions techniques (économies d’eau, recyclage…) ne sont pas mises en place. L’utilisation de grandes nappes fossiles profondes, comme au Sahara, est possible sur une durée limitée, quelques siècles au plus, mais n’est pas durable. Le nombre de ces nappes étant, de plus, très restreint, cette solution n’est pas généralisable. Le déficit en eau est aussi un conflit permanent entre la production agricole d’aliments qui devrait être prioritaire, mais aussi de matière première, comme le coton qui consomme beaucoup d’eau, et d’agrocarburants, et la préservation d’écosystèmes naturels (forêts, prairies, zones humides) en bon état (cf. IV.6). La pression agricole très forte pour nourrir la population mondiale devient donc un réel enjeu de développement durable.

Fig. 2 – Le cycle de l’eau. Flux en km3 /an, stocks en km3. D'après Dunod

Bibliographie

Références bibliographiques

• G. DE MARSILY – L’eau, un trésor en partage, Dunod, 2009.

• T. OKI et S. KANAE – Global Hydrological Cycles and World Water Resources, Science, 2006.

• I. A. SHIKLOMANOV et J. C. RODDA – World Water Resources at the Beginning of the Twenty-First Century, Cambridge University Press, 2003.

• K. E. TRENBERTH et al. – Estimates of the Global Water Budget and its Annual Cycle Using Observational and Model Data, J. of Hydrometeorology, 2007.

• C. JEANDEL et R. MOSSERI – Le climat à découvert, CNRS Éditions, 2011.

• A. EUZEN et Y. LEVI – Tout savoir sur l’eau du robinet, CNRS Éditions, 2013.

Table des illustrations

Légende Fig. 1 – Estimation du volume d'eau sur Terre et des flux annuels par grands réservoirs. Ces chiffres sont des estimations avec des incertitudes assez larges de 2 à 20 %, la valeur la plus incertaine étant le volume des eaux souterraines. Shiklomanov et Rodda, 2003 ; Oki et al., 2006 ; Trenberth et al., 2007 ; Marsily, 2009
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Légende Fig. 2 – Le cycle de l’eau. Flux en km3 /an, stocks en km3. D'après Dunod
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