Le rapport de la mission GRACE sur l’évolution de l’eau potable dans le monde

3e dossier :

Dans une étude unique en son genre, les scientifiques ont combiné une série d’observations satellites de la NASA de la Terre avec des données sur les activités humaines pour cartographier les endroits où l’eau douce change dans le monde et pour déterminer pourquoi.

L’étude, publiée mercredi dans la revue Nature, constate que les zones humides de la Terre deviennent de plus en plus humides et que les zones sèches deviennent plus sèches en raison de divers facteurs, notamment la gestion de l’eau humaine, le changement climatique et les cycles naturels.

Une équipe dirigée par Matt Rodell du Goddard Space Flight Centre de la NASA à Greenbelt, Maryland, a utilisé 14 années d’observations de la mission spatiale américaine GRACE pour suivre les tendances mondiales en matière d’eau douce dans 34 régions du monde. Pour comprendre pourquoi ces tendances ont émergé, ils devaient extraire les données de précipitations du projet Global Climatology, des images Landsat de la NASA / US Geological Survey , des cartes d’irrigation et des rapports publiés sur les activités humaines liées à l’agriculture, aux mines et aux réservoirs. Ce n’est que par l’analyse des ensembles de données combinés que les scientifiques ont pu comprendre pleinement les raisons des changements dans l’eau douce de la Terre ainsi que la taille de ces tendances.

«C’est la première fois que nous utilisons les observations de plusieurs satellites pour évaluer de manière approfondie la façon dont la disponibilité de l’eau douce change, partout sur Terre », a déclaré Rodell. « Un objectif clé était de distinguer les changements dans le stockage d’eau terrestre causés par la variabilité naturelle – périodes humides et périodes sèches associées à El Niño et La Niña, par exemple – des tendances liées au changement climatique ou aux impacts humains, comme le pompage des eaux souterraines plus vite qu’il n’est réapprovisionné. « 

L’eau douce se trouve dans les lacs, les rivières, le sol, la neige, les eaux souterraines et la glace. La perte d’eau douce des calottes glaciaires aux pôles – attribuée au changement climatique – a des implications sur l’élévation du niveau de la mer. Sur terre, l’eau douce est l’une des ressources les plus essentielles de la planète, pour l’eau potable et l’agriculture. Alors que l’approvisionnement en eau de certaines régions est relativement stable, d’autres ont connu des augmentations ou des diminutions.

« Nous assistons à un changement hydrologique majeur« , a déclaré le co-auteur Jay Famiglietti du Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA à Pasadena, en Californie. « Nous observons une tendance particulière à ce que les régions humides du monde deviennent plus humides – ce sont les hautes latitudes et les tropiques – et les zones sèches entre les zones sèches, et nous voyons plusieurs points chauds résultant de l’épuisement des eaux souterraines ».

 

Famiglietti a noté que si la perte d’eau dans certaines régions, comme la fonte des glaciers et les glaciers alpins, est clairement influencée par le réchauffement climatique, il faudra plus de temps et de données pour déterminer les forces motrices des changements d’eau douce.

«Les modèles du Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat prédisent que le climat deviendra plus humide et deviendra sec pendant le reste du XXIe siècle, mais nous aurons besoin d’un ensemble de données beaucoup plus long pour pouvoir dire définitivement si le climat Le changement est responsable de l’apparition de tout modèle similaire dans les données GRACE » , a-t-il déclaré.



Les satellites jumelés GRACE, lancés en 2002 en tant que mission conjointe avec le Centre aérospatial allemand (DLR), ont mesuré avec précision la distance entre les deux engins spatiaux pour détecter les changements du champ de gravité terrestre causés par les mouvements de masse sur la planète. Grâce à cette méthode, GRACE a suivi les variations mensuelles du stockage de l’eau terrestre jusqu’à la fin de sa mission scientifique en octobre 2017.


Entre 2002 et 2016, l’expérience Gravité et Climat de la NASA (GRACE) a suivi le mouvement de l’eau douce autour de la planète.

Crédits : NASA / Katy Mersmann


Cependant, les observations satellitaires de GRACE seules ne pouvaient pas dire à Rodell, Famiglietti et à leurs collègues ce qui causait les tendances apparentes.

« Nous avons examiné les informations sur les précipitations, l’agriculture et le pompage des eaux souterraines pour trouver une explication possible aux tendances estimées à partir de GRACE, »

a déclaré le co-auteur Hiroko Beaudoing de Goddard et l’Université du Maryland à College Park.

Par exemple, bien que le pompage des eaux souterraines à des fins agricoles contribue de manière significative à l’épuisement des ressources en eau douce partout dans le monde, les niveaux des eaux souterraines sont également sensibles aux cycles de sécheresse persistante ou de conditions pluvieuses. Famiglietti a noté qu’une telle combinaison était probablement la cause de l’épuisement significatif des eaux souterraines observé dans la vallée centrale de Californie de 2007 à 2015, lorsque la reconstitution des eaux souterraines diminuait avec la pluie et les chutes de neige.

Le sud-ouest de la Californie a perdu 4 gigatonnes d’eau douce par an au cours de la même période. Une gigatonne d’eau remplirait 400 000 piscines olympiques. La majeure partie de l’eau douce de la Californie provient des précipitations et de la neige qui s’accumulent dans le manteau neigeux de la Sierra Nevada et qui sont ensuite gérées à mesure qu’elles fondent dans les eaux de surface grâce à une série de réservoirs. Lorsque les cycles naturels ont provoqué moins de précipitations et provoqué une diminution du manteau neigeux et des eaux de surface, les populations dépendaient davantage de l’eau souterraine.

Les tendances à la baisse de l’eau douce observées en Arabie saoudite reflètent également les pressions agricoles. De 2002 à 2016, la région a perdu 6,1 gigatonnes par année d’eaux souterraines stockées. Les images provenant des satellites Landsat montrent une croissance explosive des terres agricoles irriguées dans le paysage aride de 1987 à aujourd’hui, ce qui peut expliquer l’augmentation du rabattement.

Les analyses de l’équipe ont également permis d’identifier de grandes tendances décennales dans le stockage terrestre d’eau douce qui ne semblent pas directement liées aux activités humaines. Les cycles naturels de précipitations élevées ou faibles peuvent entraîner une tendance qui ne devrait pas persister, a ajouté M. Rodell. Un exemple en est le bassin occidental du Zambèze en Afrique et le delta de l’Okavango, un trou d’eau vital pour la faune dans le nord du Botswana. Dans cette région, le stockage de l’eau a augmenté à un rythme moyen de 29 gigatonnes par an de 2002 à 2016. Cette période humide au cours de la mission GRACE a suivi au moins deux décennies de sécheresse. Rodell pense qu’il s’agit d’un cas de variabilité naturelle qui se produit depuis des décennies dans cette région de l’Afrique.

Les chercheurs ont découvert qu’une combinaison de pressions naturelles et humaines peut mener à des scénarios complexes dans certaines régions. La province du Xinjiang dans le nord-ouest de la Chine, à peu près de la taille du Kansas, est bordée par le Kazakhstan à l’ouest et le désert de Taklamakan au sud et englobe la partie centrale des monts Tien Shan. Au cours des premières décennies de ce siècle, des baisses d’eau auparavant non documentées se sont produites au Xinjiang.

Rodell et ses collègues ont rassemblé plusieurs facteurs pour expliquer la perte de 5,5 gigatonnes de stockage d’eau par an dans la province du Xinjiang. Moins de pluie n’était pas le coupable. Des additions à l’eau de surface ont également eu lieu à la suite de la fonte des glaciers due au changement climatique et du pompage des eaux souterraines hors des mines de charbon. Mais ces ajouts ont été plus que compensés par les appauvrissements causés par une augmentation de la consommation d’eau par les terres irriguées et par l’évaporation de l’eau de la rivière du fond du désert.

Le successeur de GRACE, appelé GRACE Follow-On , une mission conjointe avec le Centre de recherche allemand pour les géosciences (GFZ), est actuellement à la base aérienne de Vandenberg en Californie en préparation finale pour le lancement au plus tôt le 22 mai.

D’autres dossiers en rapport avec le réchauffement climatique sont à suivre …


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