Où et quand les eaux de surface sur Terre sont d’une importance vitale pour la vie. Mais cette eau est en constante mutation. Les lacs, les rivières et les zones humides présentent des débits et des débits naturels; les humains détournent l'eau pour leur propre usage et la retiennent dans des réservoirs. Les chercheurs ont maintenant cartographié des millions d'images satellitaires à haute résolution pour documenter l'histoire de l'eau de surface de la Terre depuis trois décennies, révélant ainsi l'influence dramatique de l'humanité et la variabilité naturelle des régimes hydrologiques.
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L'ingénieur agronome Jean-François Pekel et ses collègues ont créé une sorte de machine à remonter le temps virtuelle, montrant les changements passés dans les eaux de surface et fournissant une base de référence pour tracer l'évolution de l'avenir de notre monde aquatique. Pour réaliser cet exploit, Pekel et ses collègues ont utilisé plus de 3 millions d'images LANDSAT de lacs, de zones humides et de rivières terrestres prises entre 1984 et 2015. Elles ont quantifié les changements du système hydrique mondial au cours de cette période sur une base mensuelle. Ils ont ensuite analysé ce véritable océan de données satellitaires avec la plate-forme d'informatique en nuage de Google Earth Engine.
Le résultat est à la fois époustouflant et scientifiquement précieux. «[Cela] nous permet de remonter dans le temps et de mesurer avec précision notre environnement en mutation», déclare Pekel, du Centre commun de recherche de la Commission européenne à Ispra, en Italie. «Mesurer le passé contribue à notre compréhension des conséquences à long terme de nos choix économiques et sociétaux passés et contribue à prendre des décisions de gestion plus éclairées à l'avenir.» Il ajoute: «Le vieil adage [vous] ne pouvez pas gérer ce que vous ne pouvez pas mesurer. "
Carte de la répartition et de l'évolution des eaux de surface sur 32 ans à partir de plus de 3 millions d'images satellites Landsat. Cette carte montre la rivière Ob (Река Обь) en Sibérie occidentale, en Russie, et illustre les tendances spatiales et temporelles des eaux de surface. Les couleurs bleu foncé sont des zones d’eau permanente et les couleurs bleu clair sont des zones d’eau saisonnière. Les couleurs vertes représentent les nouvelles zones d’eau saisonnière et les couleurs roses les zones d’eau saisonnière perdue. (Commission européenne - Centre commun de recherche, 2016) Les images révèlent que, depuis 1984, les eaux de surface permanentes ont disparu d'une superficie de près de 90 000 km 2, couvrant principalement le Moyen-Orient et l'Asie centrale. Plus de 70% de toute cette perte d'eau s'est produite dans cinq pays limitrophes: l'Irak, l'Iran, l'Afghanistan, l'Ouzbékistan et le Kazakhstan. La sécheresse est en partie à blâmer, mais les activités humaines telles que les retraits et dérivations de rivières non réglementés, les barrages et le rétrécissement subséquent de la mer d'Aral méridionale, selon les auteurs.
Cependant, de nouvelles eaux de surface permanentes se sont formées sur plus du double de cette superficie et tous les continents, à l'exception de l'Océanie, affichent des zones de croissance similaire, principalement en raison du remplissage des réservoirs. (L'Océanie ne présente qu'une très petite perte.) C'est surprenant, car des études montrent que, dans l'ensemble, les êtres humains drainent l'eau douce plus rapidement que prévu.
L'une des conclusions les plus frappantes à tirer des données est que le changement est localisé. Avec une résolution de 30 mètres, ces images détaillées ont permis à l'équipe de voir des millions de lacs de moins d'un kilomètre carré chacun, mais pouvant représenter jusqu'à 40% de la superficie totale des eaux continentales de la planète.
Certaines terres sont riches en eau: l'Amérique du Nord contient un peu plus de la moitié des eaux de surface permanentes de la Terre, mais abrite moins de 5% de sa population. L'Asie, où vivent 60% des êtres humains, ne possède que 9% des eaux permanentes de la Terre, bien que ses eaux de surface aient augmenté de 23% au cours de cette période, en raison principalement du boom de la construction de réservoirs. L’Afrique et l’Amérique latine disposent chacune d’environ 9% de l’eau permanente de la Terre, mais l’eau de l’Afrique est partagée par deux fois plus de personnes: 16% du total mondial contre 8, 6%.
Carte de la répartition et de l'évolution des eaux de surface sur 32 ans à partir de plus de 3 millions d'images satellites Landsat. Cette carte montre une crique située au sud de la péninsule de Bird's Head, dans l'ouest de la Papouasie, en Indonésie, et présente les tendances spatiales et temporelles des eaux de surface. Les couleurs bleu foncé sont des zones d’eau permanente et les couleurs roses indiquent les zones où l’eau est moins présente. (Commission européenne, Centre commun de recherche, 2016) Chaque région contient également son lot de gagnants et de perdants de l’eau. «Par exemple, si vous considérez les États-Unis d'Amérique, les eaux de surface permanentes du pays sont relativement stables: la superficie totale a augmenté de 0, 5% depuis 1984», déclare Pekel. "Mais au cours de la même période, six États occidentaux (Arizona, Californie, Idaho, Nevada, Oregon et Utah) ont perdu 33% de leurs surfaces d'eau permanentes en raison d'une combinaison de sécheresse et de demandes d'eau constantes." Examen approfondi des pénuries d'eau dans le monde.)
Dai Yamazaki, ingénieur en hydrodynamique à l'Agence japonaise pour les sciences et technologies de la mer et de la Terre, considère que la nouvelle collection d'images constitue la meilleure compréhension à ce jour de l'évolution des eaux de surface de la Terre. L'eau de surface "est en général la ressource en eau la plus accessible pour l'homme dans de nombreuses régions du monde, mais aussi pour de nombreux animaux et plantes. Une eau facile d'accès est essentielle à leur vie", note Yamazaki, qui n'a pas participé à la recherche. "En outre, l'existence ou l'absence d'eau de surface pourrait être un indicateur d'inondations et de sécheresses [donc] cette analyse basée sur l'observation de la dynamique globale des eaux de surface est très importante."
Les principaux changements dans les eaux de surface directement induits par l’ingénierie humaine sont généralement plus faciles à détecter de l’espace que ceux dus aux variations climatiques. Pekel cite la récupération de la lagune Garabogazköl Aylagy au Turkménistan après la rupture d'un barrage entre la lagune et la mer Caspienne en 1992. La crise de la mer d'Aral, causée en grande partie par le détournement des rivières qui alimentaient la mer, est également évidente de l'espace.
Les impacts du changement de climat sont plus difficiles à observer car ils sont liés à de nombreux autres facteurs, notamment l'évolution des utilisations de l'eau par l'homme. Mais on peut facilement en voir certaines, comme la sécheresse qui a frappé l’Australie de 2001 à 2009.
Les changements d'eau sur le toit du monde se démarquent également. «Dans certains endroits, comme le plateau tibétain, où l'impact humain direct est limité, une relation de cause à effet avec le climat peut être établie sans ambiguïté et est en fait confirmée par d'autres études», explique Pekel.
Carte de la répartition et de l'évolution des eaux de surface sur 32 ans à partir de plus de 3 millions d'images satellites Landsat. Cette carte montre les étendues supérieures de la rivière Yenisei (Река Енисей) en Russie et illustre les tendances spatiales et temporelles des eaux de surface. Les couleurs bleu foncé sont des zones d’eau permanente et les couleurs roses indiquent les zones où l’eau est moins présente. (Commission européenne, Centre commun de recherche, 2016) L'expansion des lacs sur le plateau tibétain, a-t-il noté, a été provoquée par la fonte accélérée de la neige et des glaciers provoquée par la hausse des températures et des précipitations. «Ce qui impressionne sur le plateau tibétain, c'est à la fois la vitesse et l'ampleur des changements observés dans l'expansion du lac. Il est assez clair que les choses évoluent rapidement dans le «troisième pôle» », ajoute-t-il.
«Les changements climatiques sont un phénomène à l'échelle mondiale, mais l'intérêt des gens doit être de savoir comment ils affectent leur vie habituelle», a ajouté Yamazaki. «Ce travail est effectué à l'échelle mondiale, mais sa résolution spatiale est suffisante pour détecter les changements locaux. C’est pour cette raison que beaucoup de gens pensent que ce travail est excellent. ”
Pekel et ses collègues ont créé des cartes illustrant l’eau permanente par rapport à l’eau saisonnière, les gains par rapport aux pertes, la cohérence des cycles hydrologiques saisonniers, etc., le tout étant mis gratuitement à la disposition du Global Surface Water Explorer. En fin de compte, les révélations apportées par cette imagerie spectaculaire et les ensembles de données qui la composent constituent un outil précieux pour éclairer la gestion future et les changements de politique.
