L’avenir de l’eau

Lancement du satellite SWOT le 16 décembre dernier, sortie fin novembre du rapport sénatorial dont nous avons repris le titre… Voilà de quoi faire ressurgir de nos cartons cet article sur l’hydrologie.

L’avenir de l’eau — Éviter la panne sèche

Un rapport d’information sur l’avenir de l’eau, réalisé par la Délégation Sénatoriale à la Prospective, est paru le 24 novembre dernier. Sa synthèse en 8 pages porte le titre : « Comment éviter la panne sèche — 8 questions sur l’avenir de l’eau en France ».

Sur Terre, l’eau de mer est 40 fois plus présente que l’eau douce, et l’eau douce sous forme liquide ne représente que 0,3% du total. Sur ces 0,3%, 2% seulement sont dans les cours d’eau… et 30% sont des eaux souterraines parfois impropres à la consommation humaine.

Cela pousse certains pays en déficit d’eau pour les cultures et l’électricité à créer d’immenses barrages sur des fleuves qui arrosent plusieurs pays (Ethiopie sur le Nil, Chine sur le Mékong, Turquie sur le Tigre et l’Euphrate, États-Unis sur le Colorado), au détriment des pays voisins : l’eau devient ainsi source de conflits qui peuvent dégénérer en guerres !

En France, il tombe en moyenne 512 milliards de mètres cubes d’eau par an, soit 932 mm de pluie. Mais seulement 40% en constituent la « pluie efficace », celle qui va vers les nappes souterraines ou les cours d’eau, le reste retournant dans l’atmosphère du fait de l’évaporation de la végétation et du sol.

Un volume moyen de 210 milliards de m3 se renouvelle annuellement sur le territoire métropolitain. Avec environ 32,1 milliards de m3 prélevés par an, nous n’en prélevons qu’une petite partie. Mais les besoins de mobilisation en eau sont en hausse durant l’été, au moment où les précipitations sont réduites : certaines années, des restrictions préventives s’imposent sur une soixantaine de départements !

Eau prélevée, eau consommée : question de nuance ?

Les 32,1 milliards de m3 prélevés par an se répartissent en deux grands domaines :

50% (16 Mrd de m3) prélevés pour le refroidissement des centrales électriques. Mais comme près de 90% de cette eau est restituée au milieu naturel, seuls les 10% restants sont comptés comme eau consommée.
16,8% (5,4 Mrd) prélevés pour l’alimentation des canaux ; cette eau est ensuite restituée au milieu naturel et compte pour 0% dans l’eau consommée.

Le reste des prélèvements : production d’eau potable 16,5% (5,3 Mrd), usages agricoles 9% (2,9 Mrd), industrie 7,7% (2,5 Mrd).

L’eau « consommée » ne représente que 16,5% de l’eau prélevée : elle est chiffrée à 5,3 Mrd de m3 par an.

3,7 milliards de m3 d’eau potable ont été facturés pour les usages domestiques en 2020, soit une consommation moyenne de 146 litres d’eau par jour et par foyer. Mais environ 20% (1 litre sur 5 !) sont perdus dans les fuites.

L’agriculture ne représente qu’environ 9% des prélèvements. Mais elle en consomme la quasi-totalité et représente alors 45% de la consommation totale d’eau (2,38 Mrd). Suivent le refroidissement des centrales (31%) et l’industrie (4%).

Le rapport sénatorial : bassines et sobriété

Le rapport alerte sur la nécessité de la prise de conscience d’une diminution de nos facilités d’accès à l’eau dans les années qui viennent. Il envisage la création de retenues d’eau, les fameuses bassines, mais fait aussi de la sobriété dans l’usage de l’eau une priorité.

Le rapport évoque les craintes des associations environnementales, notamment sur les retenues d’eau en plaine qui procèdent aussi à du pompage dans les nappes phréatiques, et sur le faux sentiment de sécurité que cela pourrait créer chez les agriculteurs.

Toutefois, les rapporteurs estiment que la réglementation actuelle est déjà assez exigeante et interdit le stockage de confort, que la France stocke assez peu d’eau par rapport à ses voisins (4,7% du flux annuel) et qu’ainsi disqualifier globalement le stockage d’eau ne paraît pas fondé scientifiquement. Les rapporteurs plaident donc pour la construction de nouvelles retenues d’eau, multi-usages, lorsque le service environnemental rendu est positif.

D’autres techniques sont aussi évoquées : transferts entre bassins (Rhône à l’Hérault et l’Aude avec l’Aqua Domitia), recharge artificielle des nappes. Mais c’est la réutilisation des eaux usées traitées qui a le plus convaincu les sénateurs.

(d’après Public Sénat — http://www.senat.fr/notice-rapport/2022/r22-142-notice.html)

Non, la forêt ne perd pas les eaux !

Le cycle de l’eau est un grand absent des regards que nous portons sur les forêts lorsque nous leur prêtons des vertus pour combattre les effets du réchauffement climatique. L’effet puits de carbone constituerait l’apport essentiel… Et si l’importance des forêts pour les ressources hydriques de notre planète était encore plus fondamental ?

Les arbres agissent comme de véritables pompes à eau qui absorbent l’eau des sols forestiers. Un chêne adulte de 30 mètres de haut pompe jusqu’à 200 litres d’eau par jour, voire, s’il est plus grand, plus gros encore, jusqu’à 1 000 litres ! Pendant une journée ensoleillée, les moyennes sont de 75 litres pour un bouleau, 100 litres pour un hêtre, et 200 litres pour un tilleul.

Mais les arbres transpirent 95 à 98% de cette eau et n’en gardent donc que 2 à 5% pour leur propre croissance : au final, sur 100 litres d’eau puisés, seulement 1 à 2 sont réellement utilisés par l’arbre.

Il existe un calcul qui permet d’appréhender la quantité annuelle d’eau transpirée au niveau d’une forêt : en moyenne, 150 m3 d’eau sont transpirés pour produire 1 m3 de bois. Vu le volume total de bois produit, ce sont 13 milliards de m3 d’eau qui sont transpirés par la forêt française chaque année !

Dans le processus de l’ascension de l’eau dans l’arbre, contrairement à certaines idées reçues, ce ne sont pas les racines qui poussent l’eau vers les feuilles — l’attraction terrestre l’empêche ! Ce sont bien les feuilles qui par leur évaporation au soleil génèrent une aspiration formidable qui tire la sève vers le haut. Elles mettent en œuvre une pompe aspirante surpuissante qui génère une pression négative (on parle alors de « tension ») dans les tuyaux pleins d’eau.

C’est un triple mécanisme de tension-cohésion-adhésion qui permet à l’arbre de défier la pesanteur. La feuille est condamnée à évaporer son eau dans les lacunes et à la transpirer à travers ses stomates : c’est l’évapotranspiration.

En forêt, au cours de la période de végétation, près de 80% des précipitations retournent dans l’atmosphère par évapotranspiration. Cette évapotranspiration redonne des précipitations ! Car les arbres sont générateurs de fines particules végétales qui se répandent dans l’atmosphère. Ces aérosols (composés organiques volatils ou COV) jouent le rôle de noyaux de nucléation autour desquels les gouttes d’eau se condensent et tombent sous l’effet de la gravité.

Ce qui permet à Catherine Lenne de dire, avec poésie, que l’arbre est capable de commander la pluie au-dessus de sa tête, car non seulement il évapore énormément de vapeur d’eau, mais en plus il l’accompagne des COV qui aideront à sa condensation en gouttelettes de pluie.

Une théorie révolutionnaire née en 2007 ajoute encore un niveau supplémentaire : les forêts feraient aussi le vent qui amène la pluie ! C’est la théorie dite de la « pompe biotique ». Selon ce modèle, ce sont les forêts qui créent les vents et la pluie. Par l’évaporation de l’eau et la condensation qu’elles provoquent au-dessus d’elles, les forêts font naître des dépressions qui attirent les vents humides de l’océan. L’évaporation de place en place permet aux vents humides de parcourir jusqu’à 7 000 km au cœur du continent eurasiatique en été. (Cette théorie reste controversée.)

En moyenne, 40% des précipitations sur les continents proviennent des effets de l’évapotranspiration liée à la végétation. Ce pourcentage peut dans certaines régions du monde s’élever à 70%.

D’autres aménités sont apportées par la forêt concernant le cycle de l’eau :

20 à 50% de la pluie est retenue par le feuillage des arbres. Plus que toute autre espèce végétale, les arbres modifient le cycle de l’eau en raison de leur développement foliaire important (3 à 10 m2 par m2 au sol selon l’essence, l’âge des peuplements et leur densité).
La forêt peut ralentir et retenir jusqu’à 20% de l’écoulement des eaux : lorsqu’il pleut sur un massif forestier, l’eau de pluie pénètre dans les sols de façon beaucoup plus importante que sur un sol non végétalisé. La forêt favorise la capacité des sols à stocker l’eau sur des longues durées, et limite les inondations et l’érosion des sols.
Pour la qualité de l’eau : depuis 140 ans, la ville de Munich est approvisionnée en eau potable grâce à une forêt qu’elle administre et gère de manière écologique. Ce sont ainsi près d’un million et demi de personnes qui bénéficient d’une eau pure, filtrée par une forêt, et qui ne nécessite aucun traitement !

(Sources : Futura Sciences, Terre du futur, CNPF, Plantes et Eau/INRA, ONF, Catherine Lenne, « Dans la peau d’un arbre », éditions Belin, mars 2011.)

Le satellite SWOT

SWOT (Surface Water and Ocean Topography — Topographie des eaux de surface et des océans) a pour vocation d’améliorer la compréhension du cycle de l’eau et son impact sur le climat. Lancé le 16 décembre 2022, c’est une collaboration entre la NASA et le Centre national d’études spatiales (CNES).

SWOT étudiera pour la première fois la quasi-totalité de l’eau à la surface de la Terre. L’eau contenue dans les océans joue un rôle essentiel dans l’absorption et le stockage d’une grande partie de l’excès de chaleur et de carbone piégé dans l’atmosphère terrestre par les émissions de gaz à effet de serre.

En offrant une vue haute définition des masses d’eau douce, SWOT contribuera à dresser un tableau beaucoup plus complet du bilan de l’eau douce terrestre. De nombreux grands fleuves — parfois mal instrumentés in situ pour des raisons économiques ou géopolitiques — restent un mystère pour les chercheurs.

SWOT observera la longueur totale de presque toutes les rivières de plus de 50 mètres de large. De même, alors que les technologies terrestres et satellitaires ne fournissent actuellement des données que sur quelques milliers des plus grands lacs du monde, SWOT portera ce nombre à plusieurs millions.

Les données SWOT seront utilisées pour anticiper les effets de la sécheresse et améliorer les prévisions d’inondations, fournissant ainsi des informations essentielles aux agences de gestion de l’eau, à la prévention des catastrophes, aux universités, aux ingénieurs civils et à tous ceux qui doivent gérer la ressource en eau au quotidien.

(D’après The Conversation)