Une nouvelle étude menée par des chercheurs de l'UCLA et de l'Université de Houston révèle une perte importante d'eau souterraine dans la vallée centrale de Californie au cours de la récente sécheresse et soulève des questions de durabilité pour l'importante zone agricole.

Les chercheurs ont suivi la consommation nette d'eau souterraine dans la vallée centrale de 2002 à 2016, qui comprenait deux sécheresses, un de 2007 à 2009 et la sécheresse plus grave de 2012 à 2016. La vallée centrale de Californie compte plus de 18 ans, 000 miles carrés de la côte aux montagnes de la Sierra Nevada et est l'un des plus grands centres agricoles des États-Unis, fournissant plus de la moitié des fruits américains, cultures de légumes et de noix.

Pendant les deux périodes de sécheresse, un total de 16,5 kilomètres cubes et 40 kilomètres cubes d'eau ont été perdus, respectivement, selon l'étude publiée dans Lettres de recherche géophysique . La sécheresse la plus récente a causé plus de 10 kilomètres cubes d'eau perdus par an. Les chercheurs ont attribué cela à la réduction des précipitations et de la fonte des neiges, un changement dans le type de cultures cultivées et des températures plus chaudes.

« Pour la perspective, la quantité de matière associée à l'éruption du mont St. Helens en 1980 était d'environ un kilomètre cube, " a déclaré Dennis Lettenmaier, professeur de géographie à l'UCLA qui a dirigé l'étude. "Donc, nous parlons d'environ 40 fois ce montant lors de la récente sécheresse."

Pendant les sécheresses, les agriculteurs de la vallée centrale sont obligés d'utiliser des puits pour remplacer l'eau qui proviendrait généralement du bassin du fleuve Colorado et des montagnes de la Sierra Nevada. Ajoutant à la gravité de l'épuisement des eaux souterraines, la sécheresse de 2012-2016 a coïncidé avec la transition des agriculteurs de la vallée centrale des cultures en rangs vers des cultures à plus haute valeur ajoutée, récoltes assoiffées comme les amandes, pistaches et noix, qui poussent dans les bosquets. Contrairement aux cultures en rangs, les cultures arboricoles ne peuvent pas être laissées en jachère pendant les années sèches sans mettre en péril les arbres, et donc les futures récoltes.

L'augmentation de la perte d'eau souterraine s'est produite même avec une réduction de la quantité de terres irriguées, qui a diminué de 7 pour cent de 2007 à 2009 par rapport à la sécheresse de 2012-2016. Des températures plus élevées pendant la période de sécheresse la plus récente et la transition des cultures en rangs aux cultures arboricoles, représentaient la majeure partie de l'augmentation de la perte d'eau souterraine entre les deux sécheresses, et plus que compensé les effets d'une réduction des terres irriguées, dit Lettenmaier.

L'utilisation des eaux souterraines pour l'irrigation des cultures dans la vallée centrale est un problème bien documenté et brûlant en Californie. Il y en a environ 100, 000 puits privés ou plus dans la région, certains datant des années 30, et beaucoup ne sont pas surveillés par les agences étatiques ou fédérales.

L'utilisation des eaux souterraines pour irriguer les cultures a des implications environnementales et économiques, dit Lettenmaier. L'affaissement est une préoccupation, car à mesure que la nappe phréatique baisse, le sol se compacte. Et une nappe phréatique plus basse augmente les coûts de pompage pour les agriculteurs.

"Pomper les eaux souterraines pendant une sécheresse n'est pas une stratégie déraisonnable, " a déclaré Lettenmaier. " Mais le problème est que pour avoir un système durable, vous devez le reconstituer à un moment donné, et il n'y a essentiellement aucun plan pour le faire."

Dans le système compliqué des droits d'eau de la Californie, dont certains sont gérés par le gouvernement fédéral, l'utilisation des eaux souterraines a été largement non réglementée. Mais en 2014, La Californie a introduit une législation qui oblige les aménageurs et les agriculteurs locaux à créer (ou à rejoindre une organisation existante) pour la durabilité des eaux souterraines d'ici la fin de cette année. Ils ont jusqu'en 2022 pour élaborer des plans qui stabiliseront les bassins d'eaux souterraines d'ici 2040.

"Il est juste de supposer qu'il va y avoir une autre sécheresse, et il est juste de supposer qu'il y aura également une utilisation des eaux souterraines pendant cette sécheresse ; les puits sont déjà là, " a déclaré Lettenmaier. " Maintenant que cette sécheresse la plus récente est dans le rétroviseur, il y a encore des questions sur le degré de récupération naturelle auquel nous pouvons nous attendre dans les eaux souterraines et sur la manière dont l'eau sera gérée dans la vallée centrale. »

L'étude a pris en compte l'évapotranspiration, qui est l'eau libérée dans l'air par la transpiration des plantes et l'évaporation du sol, ainsi que les précipitations, et les eaux de surface entrant et sortant de la vallée centrale.

Les chercheurs ont utilisé deux méthodes pour suivre les niveaux des eaux souterraines, estimations traditionnelles du bilan hydrique — qui tiennent compte des apports d'eau de surface comme les précipitations et la fonte des neiges, la capacité d'humidité du sol et l'évapotranspiration - et les données du système satellite jumeau de la NASA appelé GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment).

« Pour cette étude, GRACE a servi d'outil unique qui a fourni des informations sur les changements de volume d'eau directement depuis l'espace, et corroboré les estimations du bilan hydrique, " a déclaré Hyongki Lee, co-auteur de l'étude et professeur de génie civil et environnemental à l'Université de Houston.

Les estimations de GRACE s'alignent sur les estimations du bilan hydrique, avec quelques écarts. Les données de GRACE estiment que la perte d'eau souterraine de 2012 à 2016 était de 11,2 kilomètres cubes par an, par rapport aux estimations du bilan hydrique de 10 kilomètres cubes par an. Et, tandis que les données du bilan hydrique ont montré une certaine récupération des réserves d'eau souterraine pendant les années sans sécheresse, les données GRACE ne reflètent pas cela. Les mesures de GRACE englobent une zone d'environ quatre fois la taille de la vallée centrale.

« Bien que les estimations de volume d'eau souterraine basées sur le bilan hydrique et GRACE soient sujettes à des erreurs, la zone relativement petite de la vallée centrale aux yeux de GRACE pourrait également être responsable de cet écart de récupération, " dit Lee.