Des rivières menacées d'extinction

L'eau est une chose éphémère. Elle peut émerger d'une source isolée, comme par magie, donnant naissance à un ruisseau gazouillant. Elle peut aussi couler dans une puissante rivière, s'infiltrer dans le sol jusqu'à ce qu'il ne reste plus en aval qu'un lit de rivière asséché, les arbres voisins offrant le seul indice de l'endroit où l'eau a disparu.

Ceux qui utilisent cette ressource vitale en raison de la difficulté à l'étudier négligent souvent l'interaction entre les eaux de surface et les eaux souterraines. Scott Jasechko de l'Université de Californie Santa Barbara (UCSB) et son collègue Hansjoerg Seybold de l'ETH Zurich ont exploité, avec leurs équipes de recherche, une énorme base de données de mesures des eaux souterraines pour étudier l'interaction entre ces ressources connexes. Leurs résultats, publiés dans la revue Nature, indiquent que de nombreuses rivières des États-Unis pourraient laisser échapper plus d'eau dans le sol qu'on ne le pensait auparavant.

Dans de nombreux endroits, les eaux de surface et les eaux souterraines se rejoignent, alors que dans d'autres, des couches rocheuses imperméables les séparent. Cela dépend de la géologie sous-jacente. Là où elles s'entremêlent, l'eau peut passer de la surface au sous-sol.

4,2 millions de puits analysés

Les «rivières gagnantes» reçoivent de l'eau des eaux souterraines environnantes, tandis que les «rivières perdantes» s'infiltrent dans l'aquifère sous-jacent. Les scientifiques n'avaient pas une connaissance approfondie de la prévalence de chacune de ces conditions à l'échelle du continent. «Pour dire les choses simplement, personne n'avait auparavant rassemblé autant de mesures des eaux souterraines», a expliqué Scott Jasechko, co-auteur principal de l'étude.

Les études habituelles sur les eaux souterraines comprennent des mesures du niveau d'eau de quelques centaines à 1 000 puits. Cette étude en englobe 4,2 millions. Scott Jasechko et Debra Perrone, co-auteur, ont consacré des années à compiler les données de 64 agences à travers les États-Unis et à analyser les résultats.

Pour cet article, une équipe de scientifiques de l'UCSB, de l'ETH Zurich et de l'université Rutgers a comparé les niveaux d'eau dans les puits à la surface du cours d'eau le plus proche. «Nous appliquons une méthode simple à un grand ensemble de données», a déclaré Scott Jasechko. «Nous avons identifié des puits dont le niveau d'eau se situe en dessous du cours d'eau le plus proche, ce qui implique que ces cours d'eau proches pourraient s'infiltrer dans le sous-sol si celui-ci est suffisamment perméable.»

Le pompage des rivières à sec

Les chercheuses et chercheurs ont constaté que près des deux tiers des puits avaient un niveau d'eau inférieur à celui du cours d'eau le plus proche. Cela crée un gradient qui peut conduire l'eau du cours d'eau vers l'aquifère situé en dessous.

«Notre analyse montre que deux rivières sur trois aux États-Unis perdent déjà de l'eau. Il est très probable que cet effet s'aggrave dans les décennies à venir et que certaines rivières puissent même disparaître», déclare le co-auteur principal Hansjoerg Seybold de l'ETH Zurich.

«Il y a beaucoup plus de cours d'eau qui se déversent dans les aquifères sous-jacents que ce que nous avions d'abord supposé", poursuit Hansjoerg Seybold. «Comme les rivières et les ruisseaux constituent un approvisionnement en eau vital pour l'agriculture et les villes, la gravité de la situation nous a surpris.»

Ils ont observé que les rivières étaient particulièrement enclines à perdre de l'eau dans les régions arides, le long de topographies plates et dans les zones de pompage intensif des eaux souterraines. Les terres agricoles plates des régions semi-arides comme la vallée centrale de la Californie en sont un excellent exemple. «Nous pompons littéralement les rivières à sec», explique le professeur Seybold.

Conséquences involontaires

La perte de rivières peut affecter d'autres utilisateurs d'eau, les communautés en aval et les écosystèmes qui dépendent des flux de surface. «Historiquement, nous avons souvent traité ces deux ressources comme des ressources distinctes», explique Debra Perrone. «Notre travail souligne l'importance de considérer les eaux souterraines et les eaux de surface comme une seule ressource où elles sont connectées.»

Les scientifiques ont également constaté que la perte de rivières est répandue aux États-Unis depuis un certain temps, et qu'elle est présente dans de nombreux endroits depuis au moins les années 1940 et 1950. En outre, si de nombreux cours d'eau perdent naturellement de l'eau, l'activité humaine peut exacerber le problème.

L'homme extrait l'eau du sol depuis des milliers d'années ; en Amérique, il le fait depuis des centaines d'années. Cette pratique, qui s'est accélérée après la Seconde Guerre mondiale et s'est généralisée depuis les années 1970, entraîne des conséquences indésirables et involontaires. «Ce n'est pas un phénomène nouveau», souligne Scott Jasechko. «Il existe depuis des décennies.»

Informer la politique

Les niveaux d'eau fluctuent au fil des années et des décennies, et malheureusement, les chercheuses et chercheurs ne disposent que d'un seul point de données pour de nombreux puits de leur échantillon. D'autres travaux de l'équipe suggèrent que les eaux souterraines ne fluctuent généralement pas de plus de quelques mètres au cours d'une année. Cependant, le niveau de l'eau des nombreux puits situés près des rivières perdantes se situait à plus de deux mètres sous la surface du cours d'eau le plus proche, ce qui renforce la conviction des chercheurs que les rivières perdantes sont probablement répandues.

«Nous ne pouvons observer les niveaux d'eau des puits que là où ils existent», reconnait le professeur Seybold. «C'est un point évident mais important. Notre analyse est intrinsèquement biaisée par rapport aux endroits où des puits ont été forés, et donc aussi par rapport aux endroits où les eaux souterraines sont pompées.»

Bien que les scientifiquesne voient pas de moyen direct de contourner ce problème à court terme, ils espèrent que leurs résultats pourront éclairer la gestion et la surveillance des ressources, et peut-être les politiques qui financent davantage de puits de surveillance dans les zones sous-étudiées.