Les humains peuvent ajouter de grandes quantités de dioxyde de carbone dans l'atmosphère en utilisant les eaux souterraines plus rapidement qu'elles ne se reconstituent, selon de nouvelles recherches. Ce processus, connu sous le nom d'épuisement des eaux souterraines, libère une quantité importante de dioxyde de carbone dans l'atmosphère qui a jusqu'à présent été négligée par les scientifiques dans le calcul des sources de carbone, selon la nouvelle étude.

Les auteurs de l'étude estiment que l'épuisement des eaux souterraines aux États-Unis pourrait être responsable de la libération de 1,7 million de tonnes métriques (3,8 milliards de livres) de dioxyde de carbone dans l'atmosphère chaque année.

Sur la base de ces chiffres, l'épuisement des eaux souterraines devrait figurer parmi les 20 principales sources d'émissions de carbone documentées par l'Agence américaine de protection de l'environnement (EPA) et le Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (GIEC). Cela signifierait que le dioxyde de carbone émis par l'épuisement des eaux souterraines est comparable au carbone généré à partir de l'aluminium, un verre, et la production de zinc aux États-Unis, selon les auteurs de l'étude.

"Nous avons été quelque peu surpris que cela n'ait pas été pris en compte dans la littérature et dans les évaluations [EPA et IPCC], " a déclaré David Hyndman, hydrogéologue à la Michigan State University à East Lansing, Michigan et co-auteur de la nouvelle étude acceptée pour publication dans L'avenir de la Terre , un journal de l'American Geophysical Union.

L'impact de l'épuisement des eaux souterraines sur les émissions de carbone est important mais relativement faible par rapport aux principaux contributeurs, selon les auteurs. Par exemple, les scientifiques estiment que la combustion de combustibles fossiles aux États-Unis est responsable de la libération de plus de 5 milliards de tonnes métriques (11 000 milliards de livres) de dioxyde de carbone dans l'atmosphère chaque année, près de 3, 000 fois la quantité libérée par l'épuisement des eaux souterraines. Toujours, les auteurs de l'étude soutiennent qu'il est important de comprendre toutes les sources d'émissions de dioxyde de carbone pour faire des projections précises du changement climatique et trouver des solutions.

"Cela ne changera pas notre façon de penser au changement climatique mondial. C'est juste un autre facteur impliqué que nous devons prendre en compte, " dit Warren Wood, hydrogéologue à la Michigan State University et co-auteur de la nouvelle étude.

"C'est une idée qu'un certain nombre d'entre nous ont un peu bousculée, mais je pense que l'approche ici est vraiment nouvelle, " a déclaré Bill Simpkins, hydrogéologue à l'Iowa State University à Ames, Iowa qui n'était pas impliqué dans l'étude. "[L'épuisement des eaux souterraines] n'est certainement pas une source documentée que les gens se sentent obligés d'inclure dans leurs estimations climatiques."

Le cycle du carbone des eaux souterraines

La pluie tombant du ciel contient la même quantité de dioxyde de carbone que celle présente dans l'atmosphère. Mais les niveaux de dioxyde de carbone dans le sol sont jusqu'à 100 fois supérieurs aux niveaux de dioxyde de carbone dans l'atmosphère, car les microbes du sol dégradent le carbone organique en dioxyde de carbone. Lorsque l'eau de pluie atteint le sol et s'infiltre à travers les roches et les sédiments de la Terre, l'eau dissout le carbone supplémentaire produit par ces microbes.

S'il est laissé à lui-même, cette eau riche en carbone reste sous terre pendant des centaines à des milliers d'années avant de faire surface dans les océans ou les plans d'eau douce. Mais les humains extraient maintenant les eaux souterraines à un rythme sans précédent pour soutenir une population croissante. Les États-Unis à eux seuls aspirent chaque jour près de 80 milliards de gallons (303 milliards de litres) d'eau de la terre pour fournir de l'eau potable et irriguer les cultures, assez d'eau pour remplir le Grand Lac Salé de l'Utah cinq fois par an.

Analyser l'impact de l'épuisement

Les recherches de Wood se sont largement concentrées sur l'hydrogéologie des zones arides, mais il se souvient avoir soudainement proposé le concept de la nouvelle étude un matin après le café. "Cela m'est arrivé vers 9h30 et à 11h30, j'avais fait la première ébauche du manuscrit, " dit Wood.

Dans la nouvelle étude, Wood et Hyndman ont analysé les données sur l'épuisement des eaux souterraines et la chimie du carbone des eaux souterraines du U.S. Geological Survey (USGS) pour calculer la quantité de dioxyde de carbone susceptible d'être transférée des eaux souterraines à l'atmosphère chaque année.

Les scientifiques de l'USGS estiment que les États-Unis épuisent chaque année 25 kilomètres carrés (9,7 milles carrés) d'eaux souterraines, qui contient environ 2,4 millions de tonnes métriques (5,2 milliards de livres) de bicarbonate. Wood et Hyndman ont ensuite supposé de manière prudente que la moitié du bicarbonate libéré est convertie en dioxyde de carbone atmosphérique.

A partir de ces informations, Hyndman et Wood ont estimé que les États-Unis rejettent environ 1,7 million de tonnes métriques (3,8 milliards de livres) de dioxyde de carbone dans l'atmosphère par an en raison de l'épuisement des eaux souterraines. C'est plus que la quantité de dioxyde de carbone produite par la production d'électricité utilisée pour alimenter 250, 000 ménages aux États-Unis chaque année.

Les scientifiques en savent moins sur l'épuisement des eaux souterraines à l'échelle mondiale, mais Wood et Hyndman prédisent que l'épuisement des eaux souterraines libère de 9,7 à 13,5 millions de tonnes métriques (21,4 à 29,8 milliards de livres) de dioxyde de carbone dans l'atmosphère chaque année dans le monde.

"Ce lien entre l'eau souterraine et l'atmosphère est une synthèse très créative et originale. Je ne connais personne qui ait même suggéré cela dans le passé, " a déclaré Lenny Konikow, un scientifique émérite du U.S. Geological Survey qui n'a pas participé à l'étude.

Les chercheurs notent que cette étude n'est encore qu'une étape préliminaire, mais ils espèrent que leur étude provoquera des recherches approfondies sur le rôle du dioxyde de carbone provenant de l'épuisement des eaux souterraines.

"Si nous pouvons comprendre comment les humains ont un effet, j'espère que nous pourrons franchir la prochaine étape et essayer d'atténuer certains de ces effets, " a déclaré Hyndman.