Au retour d'une baignade dans l'océan, parfois, il semble que votre serviette a bougé. Bien sûr, c'est juste que la ligne d'eau s'est déplacée.

La montée et la descente naturelles de l'océan à la plage sont une excellente démonstration des forces gravitationnelles exercées par le Soleil et la Lune. Bien que la force de marée soit faible, il est assez fort pour tirer régulièrement sur l'océan, faire monter et descendre un énorme volume d'eau.

Ce que vous ne savez peut-être pas, c'est que les forces de marée du Soleil et de la Lune influencent également l'air que nous respirons et le sol solide sur lequel nous nous tenons. Ces effets sont appelés marées atmosphériques et terrestres.

Bien que nous n'ayons pas tendance à remarquer les marées terrestres et atmosphériques, elles affectent à la fois la terre et la plus grande ressource d'eau douce du monde située sous nos pieds :les eaux souterraines. Cela occupe les pores qui existent dans les matériaux géologiques tels que le sable ou le sol, un peu comme de l'eau dans une éponge de cuisine.

Nous avons développé une méthode qui intègre les influences des marées pour surveiller nos précieuses ressources en eaux souterraines sans avoir besoin de pompage, forage ou carottage.

L'eau sous nos pieds

Il a été estimé que les eaux souterraines représentent 99% de l'eau douce utilisable sur Terre. Si toutes les eaux souterraines de la Terre étaient extraites et mises en commun à la surface du globe, il suffirait de créer un lac de 180 mètres de profondeur.

Bien que cela ressemble à beaucoup d'eau, il est important de se rappeler que toutes les eaux souterraines ne sont pas utilisables. En réalité, les eaux souterraines sont actuellement exploitées à l'échelle mondiale, surtout dans les régions les plus sèches du monde, où les eaux souterraines sous-tendent les activités humaines en période de sécheresse.

L'extraction des eaux souterraines peut entraîner un déplacement vers le bas du niveau de la surface terrestre (appelé « affaissement »), en particulier si les eaux souterraines sont extraites des zones souterraines qui contiennent des argiles molles. Il s'agit d'un problème mondial important, surtout dans les zones côtières, en raison de l'urbanisation et de la demande en eau associée.

Alternativement, une longue période humide avec des précipitations excessives peut faire monter la nappe phréatique et provoquer des inondations.

Effet des marées sur les eaux souterraines

Les eaux souterraines plus profondes enfouies sous des couches de différents types de sédiments sont soumises à une forte pression (dans la terminologie des eaux souterraines, cela s'appelle « confinée »). Le changement de gravité des marées terrestres comprime les sédiments, et modifie donc la pression de l'eau dans les pores.

Les marées atmosphériques ajoutent au poids qui repose sur les eaux souterraines et provoquent un changement de stress qui entraîne une compression vers le bas.

Les eaux souterraines à cette profondeur répondent à ces changements de stress, qui peut être mesurée comme de minuscules fluctuations du niveau d'eau à l'intérieur d'un forage d'eau souterraine.

Nous avons développé une nouvelle approche qui exploite ces influences des marées pour calculer d'importantes propriétés souterraines. Par exemple, cela peut prédire comment la pression est abaissée lorsque l'eau souterraine est pompée, et de combien la surface du sol s'enfoncerait en raison du rétrécissement du matériau du sous-sol (comme si on serrait une éponge de cuisine).

La méthode permet essentiellement un calcul précis des propriétés compressibles du sous-sol à partir de la réponse des eaux souterraines aux marées terrestres et atmosphériques.

Ce développement est important car il permettra l'analyse d'un réservoir d'eau souterraine (appelé aquifère) sans contraintes d'origine humaine telles que le pompage ou le prélèvement d'échantillons physiques du matériau par forage ou carottage en plus de la construction d'un trou de forage.

Tout ce qui est nécessaire pour cette analyse est une période d'environ 16 jours de mesures continues des niveaux d'eau souterraine et de la pression atmosphérique à des intervalles d'une heure.

Les niveaux des eaux souterraines sont régulièrement enregistrés dans le cadre des programmes de surveillance de l'eau dans le monde et en Australie, financé par le programme NCRIS des eaux souterraines du gouvernement fédéral. La pression atmosphérique est un paramètre standard mesuré par les stations météorologiques, tels qu'exploités par le Bureau de météorologie.

Les effets des forces de marée sur les eaux souterraines pourraient nous être moins apparents que leurs effets sur l'océan, mais ils sont tout aussi importants. Notre nouvelle méthode de compréhension de l'influence des marées sur les eaux souterraines réduit considérablement l'effort pour prédire la réponse au pompage des eaux souterraines et le potentiel d'affaissement des terres.

Cette technique peut utiliser passivement les forages existants et pourrait être appliquée aux archives mondiales des niveaux des eaux souterraines pour informer un développement plus durable des ressources en eaux souterraines à l'avenir.

Cet article a été initialement publié sur The Conversation. Lire l'article original.