Les ressources, stockage et flux en eau du globe

La planète Terre est surtout recouverte par l'eau des océans qui constituent près de 70% de la surface totale. Cette eau est surtout salée et l'énergie solaire permet le fonctionnement de l'usine de dessalement planétaire qui produit par évaporation et condensation l'eau douce indispensable à l'homme.

 La quantité d'eau douce disponible est faible par rapport à l'eau totale, ce qui pose et posera problème à l'humanité dans les années à venir. Cette eau douce est constamment recyclée; elle s'évapore des océans, se condense et circule pour retourner finalement dans l'océan. Les flux d'eau douce sont intenses (tableau 1-A). Elle est stockée temporairement dans des réservoirs à l'état solide (neige, glace), liquide (eau de surface, souterraine, organismes) ou gazeuse (atmosphère) pendant des durées variables (tableaux 1-B et 1-E). L'activité biologique humaine dépend étroitement de ce flux d'eau (tableau 1-C).

 Le besoin biologique d'eau a commandé toute l'évolution des civilisations humaines. En 1985, 75% de la population urbaine du monde étaient connectés à un réseau de distribution d'eau potable, contre 36% de la population rurale. La fourniture d'eau potable varie de 50 l/jour par habitant (quartiers pauvres)à 400 l/jour (villa luxueuse).  La production industrielle demande également une grande quantité d'eau pour traiter les matières premières, les transformer et produire de l'énergie (tableau 1-D). L'agriculture est aussi un grand consommateur avec l'irrigation. La modification directe du cycle hydrologique par l'homme est à la fois considérable et étendue.

 Le lieu de stockage le plus grand est l'océan, alors que l'eau des organismes est infime. Néanmoins, il faut également considérer le temps de résidence des molécules d'eau dans les réservoirs ou le temps de renouvellement de l'eau. L'atmosphère et les cours d'eau stockent trés brièvement les molécules d'eau: les quantités d'eau peuvent varier trés rapidement, alors que les eaux des glaces et des nappes souterraines sont des eaux fossiles. L'impact de la pollution sera plus grave, voire irréversible à l'échelle humaine pour un aquifère (cas de la pollution de la nappe de la craie par les nitrates) tandis que celle d'une rivière sera vite traitée et oubliée (cas de la pollution chimique du Rhin par pour une usine du groupe Sandoz dans les années 80). Le mécanisme d'autoépuration dépend en grande partie de la vitesse de renouvellement des molécules d'eau dans le réservoirs.

 Nombreuses sont les évaluations de la capacité des grands réservoirs du globe. Le tableau 1-F donne les chiffres calculés par les auteurs soviétiques.

 On voit que la majeure partie de l'eau douce est stockée dans la glace des pôles et des glaciers. Cette forme de stockage intervient peu dans l'approvisionnement en eau de l'homme; elle a en revanche un effet déterminant sur le climat en augmentant l'albédo des hautes latitudes et donc en diminuant la quantité d'énergie solaire retenue. La circulation atmosphérique mondiale est commandée par le bilan thermique global.

 L'eau souterraine en revanche constitue la principale source exploitable d'eau potable, mais sa sur-exploitation et sa pollution sont maintenant d'actualité. De nombreux pays ont entrepris des programmes de protection des eaux souterraines pour tenter de sauvegarder ce qu'il reste de la ressource Les lacs sont des réservoirs d'eau douce trés vulnérable à la pollution et à la surexploitation, phénomène qui vont souvent de pair: c'est le cas du Lac Baïkal, le plus grand réservoir superficiel d'eau douce, mais désormais non potable, des Grands Lacs américains, fortement pollués par les rejets industriels, de la Mer d'Aral, en grande partie asséchée par les travaux d'irrigation en amont et polluée par les pesticides utilisés a forte dose dans la culture du coton.

 L'eau de l'atmosphère est en faible quantité (1 partie pour 100 000 de l'eau de surface), elle constituerait une couche uniforme de 25 mm sur la surface du globe, mais sont rôle est essentiel dans le transfert de l'eau. L'eau atmosphérique intervient dans le transport des substances ioniques, en particulier des chlorures et des sulfates, d'origine naturelle (océans) ou humaine (pluies acides).

 Les interventions humaines affectent l'eau des rivières, des zones humides et celle retenue dans les plantes. Les travaux de drainage, de chenalisation, de retenue, de déforestation modifie le temps de résidence de l'eau et l'évaporation. L'incidence sur le climat est décelable: des simulations ont calculé l'effet de la destruction de la forêt amazonienne, phénomène en cours.

Tableaux

précipitations 1-100 kg/m2
infiltration 50 kg/m2
évapo-transpiration 1 kg/m2
rivières  0,01 kg/m2

Tableau 1-A. Flux d'eau douce à la surface du globe (moyenne horaire globale, d'après Newson, 1994)

atmosphère 8-10 jours
océans et mers 4000 ans
lacs (naturels et artificiels) 2 semaines
rivières 2 semaines
zones humides des années
organismes 1 semaine
sols 2 semaines-1 an
aquifères des jours à des 1000 ans
glace 10 ans à des milliers ans

Tableau 1-B. Temps de résidence moyens de l'eau (Newson, 1994)

réservoirs: corps: 66% d'eau dont cerveau: 85% d'eau
flux: gains

boissons:  50%
aliments:  40%
autres:   10%

flux: pertes

respiration:  15%
transpiration:  25%
urine et féces:  60%

Tableau 1-C. Usage de l'eau par l'homme (Newson, 1994)

production tonne d'eau consommée (cette eau n'est pas consommée au sens strict puisqu'elle retourne au milieu naturel après usage, mais souvent polluée) par tonne de produit
aluminium 120
automobile 200
papiers 1000
acier 2500
pneus 2600

Tableau 1-D. Utilisation d'eau par l'industrie (d'après Newson, 1994)

STOCKAGE FLUX
atmosphère  
océans et mers précipitations
lacs (dont artificiels) évaporation
rivières ruissellement et chenaux
zones humides vents
sols infiltration
aquifères percolation
glace et neige écoulement souterrain
organismes  

Tableau 1-E Stockage et Flux d'eau à l'échelle du globe

Tableau 1-F: Capacité des grands réservoirs (d'après les travaux soviétiques repris par l'UNESCO)

Sources : http://www.u-picardie.fr/beauchamp/cours.qge/du-134.htm