De nouvelles cartes montrent comment les eaux souterraines affectent les lacs et les rivières

100 ans de pompage ont réduit le débit des cours d’eau de 50 pour cent dans certaines régions

En apparence, il est assez évident à quel point les humains ont modifié les lacs et les rivières au cours du siècle dernier ; les barrages ont transformé les rivières en chaînes de réservoirs, le fleuve Mississippi est plus ou moins une écluse revêtue de béton et les étangs artificiels ont proliféré par milliers. Ce qui est moins évident, mais peut-être tout aussi important, est la façon dont l’exploitation des systèmes d’eaux souterraines qui sous-tendent les États-Unis a également eu un impact sur ces cours d’eau et ces lacs. Maintenant, une nouvelle étude détaillée dans la revue Avancées scientifiques montre à quel point le pompage des eaux souterraines a eu un impact sur ces masses d’eau, réduisant dans certains cas leur débit de moitié.

Les chercheurs ont déjà cartographié l’impact du pompage des eaux souterraines sur les eaux de surface dans des bassins versants individuels. Mais ce n’est que récemment que la puissance de calcul s’est suffisamment améliorée pour étudier l’interaction des eaux souterraines avec les eaux de surface, connue sous le nom de modélisation intégrée, à une échelle aussi grande que celle des États-Unis. C’est ce que Laura Condon, hydrologue à l’Université de l’Arizona, et son co-auteur Max Reed, de la Colorado School of Mines, ont décidé d’aborder dans leur nouvelle étude. Ils ont cartographié la majeure partie du continent américain, à l’exclusion des côtes, en carrés de 0,6 mille de chaque côté, soit 32 millions de carrés au total.

Ils saisissent ensuite des données sur les eaux souterraines jusqu’à 328 pieds, la température, les précipitations, le débit des eaux de surface, le débit latéral des eaux souterraines, la transpiration et tous les autres facteurs qui ont un impact sur les niveaux des eaux souterraines. L’équipe a effectué des simulations informatiques, dont une montrant à quoi ressemblait le système hydrologique (rivières, ruisseaux et lacs) avant le début du pompage à plus grande échelle. La seconde montre comment ces systèmes se comportent après 100 ans au cours desquels les humains ont pompé 649 millions d’acres-pieds d’eau souterraine, suffisamment pour inonder l’Intermountain West, ainsi que la majeure partie de la Californie, avec un pied d’eau.

La simulation a révélé que tout ce pompage a radicalement remodelé les eaux de surface à certains endroits, en particulier ceux où la nappe phréatique est peu profonde, à environ deux à 33 pieds sous la surface. L’ouest du Nebraska, l’ouest du Kansas, l’est du Colorado et certaines parties des hautes plaines en particulier ont vu certains ruisseaux et rivières dont le débit d’eau a diminué de 50 pour cent ; à certains endroits, les cours d’eau se sont tout simplement asséchés. La baisse de la nappe phréatique rend le pompage futur plus difficile et plus coûteux ; des niveaux d’eau souterraines plus faibles peuvent avoir un impact sur les écosystèmes comme les zones humides et tuer des espèces clés comme les peupliers de coton.

« Nous avons montré que parce que nous avons retiré toute cette eau du sous-sol, cela a eu des impacts très importants sur le comportement de notre hydrologie de surface », a déclaré Condon dans un communiqué. « Nous pouvons montrer dans notre simulation qu’en éliminant ces eaux souterraines, nous avons asséché de nombreux petits cours d’eau à travers les États-Unis, car ces cours d’eau auraient été alimentés par les eaux souterraines. »

Il s’avère que les eaux souterraines constituent un tampon important pour de nombreux cours d’eau, lacs et végétation de surface. Durant les années sèches, les eaux souterraines s’infiltrent dans les lacs ou les ruisseaux, augmentant ainsi les niveaux d’eau. Il en va de même pour les arbres et les plantes : même lorsque les précipitations sont inférieures à la moyenne, un solide approvisionnement en eaux souterraines peut les aider à survivre à quelques mauvaises saisons. Mais en pompant cette eau, ces écosystèmes n’ont plus de filet de sécurité naturel.

Il existe d’autres conséquences en cas de surexploitation des aquifères souterrains. Dans les zones côtières, cela peut entraîner des incursions d’eau de mer et, dans d’autres zones, une contamination des eaux souterraines, un abaissement de la nappe phréatique et un affaissement des terres.

Dans la plupart des cas, quelques fortes pluies ne suffisent pas à reconstituer les réserves d’eau souterraine. Il faut souvent beaucoup de temps pour que les précipitations s’infiltrent dans la nappe phréatique, ce qui signifie qu’il est difficile de recharger les eaux souterraines aussi rapidement qu’elles sont pompées. Cela signifie que la gestion des eaux souterraines est essentielle. « Ce qui est fou avec notre système d’eau souterraine, c’est qu’il présente à la fois des avantages et des inconvénients. C’est très lent, ce qui est formidable car cela tamponnera nos années humides et nos années sèches, car lorsque nous avons une année sèche, les eaux souterraines ne réagissent pas instantanément et nous avons toujours de l’eau qui peut se déverser dans nos cours d’eau », Condon dit. « Mais le point négatif du système est que l’infiltration est lente et qu’il faudra beaucoup de temps pour remplir nos aquifères. »

Par exemple, après la fin officielle de la sécheresse en Californie plus tôt cette année, de nombreux réservoirs de surface étaient en train de rebondir. Mais des années de pompage ont décimé les réserves d’eau souterraine, dont la recharge peut prendre beaucoup plus de temps.

Les eaux souterraines ne représentent qu’environ 25 pour cent de l’eau douce disponible aux États-Unis. Mais dans les États de l’Ouest et dans les régions du Sud-Ouest où l’eau de surface est difficile à obtenir, c’est particulièrement important. C’est pourquoi tous ces États ont mis en œuvre des réglementations sur la gestion des eaux souterraines, la Californie étant le dernier à le faire, en adoptant sa loi sur la gestion durable des eaux souterraines en 2014, qui exige des permis pour pomper dans certains bassins. Avant cela, la loi disait plus ou moins que si vous pouvez la pomper, l’eau vous appartient.

Actuellement, le cadre juridique entourant les eaux souterraines varie d’un État à l’autre et constitue un cauchemar juridique très complexe impliquant les droits de propriété, l’intérêt public et, dans quelques cas précis, les impacts écologiques. C’est pourquoi le programme Water in the West, une coentreprise entre l’Université de Stanford et le Bill Lane Center for the American West, a récemment lancé son tableau de bord License to Pump, une représentation visuelle des bassins d’eau souterraine et des réglementations de pompage qui les entourent dans l’espoir de clarifier les problèmes. . « Certaines choses sont mieux réalisées visuellement, même dans des domaines nuancés comme le droit », a déclaré Geoff McGhee, le journaliste explicatif qui a co-créé le projet dans un communiqué.

Condon espère que ses nouvelles cartes aideront également les gens à visualiser le paysage des eaux souterraines invisibles et aideront à intégrer les conversations sur les eaux souterraines et les eaux de surface. « J’espère que cette étude contribuera réellement à sensibiliser le grand public à la manière dont les eaux souterraines et les eaux de surface sont connectées. Si nous utilisons les eaux souterraines, nous n’avons pas seulement à craindre de manquer un jour d’eau souterraine », dit-elle. « Nous devons également nous inquiéter du fait que lorsque nous asséchons le sous-sol et que nous pouvons puiser l’eau des ruisseaux, nous pouvons puiser l’eau des plantes et que nous pouvons perdre ce tampon très important qui nous aide à maintenir les écosystèmes. .»