Embouchures du fleuve Amazone au Brésil. Crédit :NASA
Des recherches menées par l'Université du Texas à Austin ont révélé que les calculs de stockage d'eau dans de nombreux bassins fluviaux à partir de modèles informatiques mondiaux couramment utilisés diffèrent sensiblement des estimations de stockage indépendantes des satellites GRACE.
Les résultats, publié dans le Actes de l'Académie nationale des sciences le 22 janvier, soulèvent des questions sur les modèles mondiaux qui ont été utilisés ces dernières années pour aider à évaluer les ressources en eau et potentiellement influencer les décisions de gestion.
L'étude a utilisé les mesures des satellites GRACE de 2002 à 2014 pour déterminer les changements de stockage d'eau dans 186 bassins fluviaux à travers le monde et a comparé les résultats avec des simulations faites par sept modèles couramment utilisés.
Les satellites GRACE, exploité par la NASA et le Centre aérospatial allemand, mesurer les changements de la force de gravité à travers la Terre, une valeur influencée par les changements dans le stockage de l'eau dans une zone. Les modèles informatiques utilisés par les agences gouvernementales et les universités ont été développés pour évaluer les flux historiques et/ou basés sur des scénarios dans le cycle hydrologique, comme le débit d'un cours d'eau, changements d'évapotranspiration et de stockage, y compris l'humidité du sol et les eaux souterraines.
« Les gens dépendent de plus en plus des modèles mondiaux pour déterminer les projections des impacts de l'utilisation humaine de l'eau et du climat sur les ressources en eau, " a déclaré l'auteur principal Bridget Scanlon, chercheur principal au Bureau de géologie économique de l'université. « Nous sommes maintenant en mesure d'évaluer les changements de stockage d'eau à partir de modèles avec les données GRACE, ce qui suggère que les modèles peuvent sous-estimer les grands changements de stockage d'eau, les grandes tendances de stockage à la baisse et à la hausse."
Par exemple, dans le bassin du fleuve Amazone, Les données de GRACE indiquent que le stockage d'eau a augmenté de 41 à 43 kilomètres cubes au cours de la période d'étude, la plus grande augmentation de stockage d'eau de tous les bassins au monde. Mais la plupart des modèles prévoyaient d'énormes baisses du stockage de l'eau, avec un simulant une perte de 70 kilomètres cubes. Le modèle qui correspondait le plus aux données GRACE a calculé une augmentation de seulement 11 kilomètres cubes.
Graphique comparant les estimations de stockage d'eau des satellites GRACE et des modèles informatiques. Notez les différences dans les barres d'échelle de chaque graphique. Données de comparaison complètes disponibles dans l'étude de Scanlon et al, 2018. Crédit :Université du Texas à Austin Jackson School of Geosciences.
Dans le bassin du Gange, GRACE a montré une perte de 12 à 17 kilomètres cubes d'eau par an au cours de la période de 12 ans, la plus forte diminution du stockage d'eau mesurée par l'étude. Les modèles varient entre une perte de 7 kilomètres cubes et une augmentation de 7 kilomètres cubes.
Globalement, les résultats du modèle ont calculé une baisse du stockage mondial de l'eau au cours de la période d'étude, tandis que les données de GRACE indiquent qu'il était à la hausse. Cependant, l'étude note que si le climat a augmenté le stockage d'eau dans le monde, les humains ont causé des déclins importants dans certaines régions. La zone d'étude couvrait environ 63 pour cent de la superficie terrestre mondiale et excluait le Groenland et l'Antarctique, car la plupart de l'eau de ces zones est piégée dans les glaciers ou les calottes glaciaires.
L'étude montre qu'il existe des régions où les modèles mondiaux doivent être améliorés, a déclaré le co-auteur Hannes Müller Schmied, chercheur principal à l'Université Goethe de Francfort. La perspective globale de la recherche peut aider les scientifiques à comprendre pourquoi les modèles fonctionnent mieux dans certains domaines que dans d'autres, et concentrez-vous sur les domaines où ils ne correspondent pas aux données.
« Sur la base de l'évaluation complète des changements de stockage d'eau, nous disposons d'informations supplémentaires importantes et pouvons désormais nous concentrer sur les régions difficiles et analyser plus en profondeur les processus à inclure, par exemple la dynamique des plaines inondables et les effets de remous en Amazonie, ou à améliorer, comme les extractions d'eau humaine dans le bassin du Gange, ", a déclaré Müller Schmied.
L'étude note également que les scientifiques devraient travailler à l'amélioration des évaluations régionales.
"GRACE est génial car il met en évidence l'image globale de ce qui se passe avec le stockage mondial de l'eau, et à une échelle de grille grossière, c'est vraiment agréable de voir ce qui se passe, " Scanlon a déclaré. "Mais assurer la disponibilité de l'eau pour la consommation humaine et l'agriculture est dans de nombreux cas un problème régional à local, et nous devrions mettre davantage l'accent sur les analyses à cette échelle en, par exemple, intégrer les données locales. La situation spécifique pourrait être bien mieux étudiée qu'avec des études à l'échelle mondiale uniquement."
