Cycle de l'eau

L'énergie potentielle gravitationnelle dans le cycle de l'eau

L'énergie potentielle gravitationnelle est ce qui fait avancer l'eau dans le système dans une séquence d'entrées, de sorties, de réserves et de flux.

• Le système est continu, les sorties régissant les entrées, car rien ne se perd ni ne se gagne.
• Il y a des changements dans les zones climatiques de la planète affectés par le changement climatique. Cela signifie que certaines réserves s'épuisent. Par exemple, la glace des régions polaires et des glaciers de montagne fond sans se reconstituer.
• Dans les zones qui se réchauffent, la surface du sol s'assèche car l'évaporation augmente. La circulation de l'air à l'échelle mondiale transporte cette vapeur supplémentaire vers des zones plus fraîches, où elle se condense en nuages et en précipitations.

Stockage dans le cycle de l'eau

Fig. 2 - Où se trouve l'eau dans les réserves mondiales ?

Bien que la quantité d'eau contenue dans les réserves fluctue, chaque réserve a une taille relative. Comme le montre le graphique ci-dessus, 96,5 % de l'eau se trouve dans les océans, 2,5 % dans l'eau douce et 0,9 % dans d'autres sources d'eau salée. La plus grande partie de l'eau douce se trouve dans la cryosphère (glaciers et calottes glaciaires) et la plus grande partie de l'eau de surface se trouve dans la glace souterraine et le pergélisol.

Les flux

Le transfert de l'eau à l'échelle mondiale par des flux d'un magasin à l'autre est connu sous le nom de flux. Ces flux varient en fonction de la température et de la saison. La variation est connue sous le nom de flux annuels.

Le budget mondial de l'eau

L'océan perd plus d'eau dans l'atmosphère par évaporation qu'il n'en reçoit par précipitation, alors que c'est l'inverse pour les masses continentales. Le ruissellement de surface comble la différence que l'on appelle l'équilibre. Si l'équilibre était perturbé, les océans recevraient plus d'eau et les continents s'assécheraient. Cet équilibre s'appelle le bilan hydrique mondial et empêche cette situation de se produire. L'eau ne reste pas longtemps dans l'atmosphère. Son temps de séjour y est court, alors qu'elle réside plus longtemps dans l'océan.

L'importance des tropiques

L'importance des Tropiques vient du fait que la plupart des précipitations mondiales y sont créées, dans la zone de convergence intertropicale (ZCIT). Cela signifie qu'il s'agit du plus grand flux de transfert d'eau des océans vers la terre. Les angles abrupts du soleil au-dessus des océans tropicaux provoquent une forte évaporation. Les alizés transportent la vapeur d'eau vers la ZCIT où de forts courants de convection soulèvent l'air qui se refroidit et se condense en nuages. Ces flux atmosphériques d'humidité sont appelés rivières troposphériques.

Selon l'emplacement des ZCIT, les précipitations peuvent changer radicalement dans les pays équatoriaux. Cela peut entraîner des sécheresses ou des inondations, comme la sécheresse catastrophique au Brésil en 2014-2015, qui sera abordée dans l'article sur les sécheresses.

Fig. 3 - Emplacement de la ZCIT sur la carte du monde en juillet par rapport à janvier.

L'importance des régions polaires

L'importance des régions polaires vient du fait que les deux tiers de l'eau douce de la Terre y sont enfermés, dans la cryosphère, sous forme de calottes glaciaires et de glaciers. Ces régions contribuent à la circulation de l'eau et au transfert de chaleur à travers le monde, entraînant le cycle hydrologique global. Cela déclenche une circulation océanique appelée circulation thermohaline, également connue sous le nom de tapis roulant mondial.

Circulation thermohaline. Source : Robert Simmon, NASA (Domaine public)

L'eau fossile

Sous la calotte glaciaire du Groenland et sous le désert du Kenya se trouvent des réserves d'eau appelées aquifères. Il s'agit d'anciennes réserves d'eau douce inexploitées qui existent dans les régions polaires et sous de nombreux déserts.

Qu'est-ce que l'insécurité hydrique et quelle en est la cause ?

L'insécurité de l'eau est l'absence d'une source d'eau fiable dont la qualité et la quantité sont suffisantes pour répondre aux besoins de la population et de l'environnement locaux. La cause est souvent liée à la pénurie d'eau, qui est le déséquilibre entre la demande et l'offre. Cela peut être dû à une pénurie physique ou à une pénurie économique. L'un des moyens de lutter contre l'insécurité de l'eau consiste à gérer l'approvisionnement en eau à l'aide de l'ingénierie dure. Nous y reviendrons dans l'article consacré à la gestion de l'approvisionnement en eau.

Le changement climatique et le cycle de l'eau

Le changement climatique affecte les précipitations et le risque d'inondation au Royaume-Uni augmente, comme le montre l'article sur les inondations. À l'échelle mondiale, certaines régions connaîtront des excédents dans le cycle de l'eau et d'autres des déficits. Des études de cas telles que le Sahel, qui connaît des années plus humides, pourraient permettre de reverdir le désert, tandis que la sécheresse qui sévit en Californie pourrait conduire à des terres qui ne peuvent plus être utilisées pour l'agriculture. Des recherches ont été menées pour tenter de prédire le changement climatique et de cartographier les incertitudes, en comparant les modèles météorologiques et les systèmes de pression des années passées. Nous y reviendrons dans l'article sur le changement climatique.