Une nouvelle mondiale, Une étude par satellite de la distribution d'eau douce de la Terre a révélé que les zones humides de la Terre deviennent de plus en plus humides, tandis que les zones sèches deviennent plus sèches. Les données suggèrent que cette tendance est due à une variété de facteurs, y compris les pratiques humaines de gestion de l'eau, les changements climatiques d'origine humaine et les cycles climatiques naturels.

L'équipe de recherche dirigée par la NASA, qui comprenait Hiroko Beaudoing, un spécialiste du corps professoral au Centre interdisciplinaire des sciences du système terrestre de l'Université du Maryland (ESSIC), a utilisé 14 années d'observations de la mission GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment) pour suivre les tendances mondiales de l'eau douce dans 34 régions du monde.

L'étude, publié le 17 mai Numéro 2018 de la revue La nature , a également incorporé des données satellitaires sur les précipitations du projet mondial de climatologie des précipitations dirigé par l'ESSIC ; Imagerie Landsat de la NASA et du U.S. Geological Survey; cartes d'irrigation; et des rapports publiés sur les activités humaines liées à l'agriculture, exploitation minière et de réservoir. La période d'étude s'étend de 2002 à 2016.

"C'est la première fois que nous évaluons l'évolution de la disponibilité de l'eau douce, partout sur Terre, à l'aide d'observations satellitaires, " a déclaré Matt Rodell, auteur principal de l'article et chef du laboratoire des sciences hydrologiques du Goddard Space Flight Center de la NASA. "Un objectif clé était de distinguer les changements dans le stockage de l'eau terrestre causés par la variabilité naturelle - périodes humides et périodes sèches associées à El Niño et La Niña, par exemple, à partir des tendances liées au changement climatique ou aux impacts humains, comme pomper les eaux souterraines d'un aquifère plus vite qu'elles ne se reconstituent. »

L'eau douce est présente dans les lacs, rivières, sol, neiger, eaux souterraines et glaces glaciaires. Sa perte dans les calottes glaciaires aux pôles – attribuée au changement climatique – a des implications sur l'élévation du niveau de la mer. Sur terre, c'est l'une des ressources les plus essentielles de la Terre pour l'eau potable et l'irrigation. Alors que les approvisionnements en eau de certaines régions sont relativement stables, d'autres connaissent normalement des augmentations ou des diminutions. Mais l'étude actuelle a révélé un modèle nouveau et pénible.

"Ce que nous assistons, c'est un changement hydrologique majeur, " a déclaré le co-auteur James Famiglietti du Jet Propulsion Laboratory de la NASA. " Nous voyons, pour la première fois, un schéma très particulier des zones humides du monde qui deviennent de plus en plus humides - ce sont les hautes latitudes et les tropiques - et les zones sèches entre les deux deviennent plus sèches. Intégrés dans les zones sèches, nous voyons plusieurs points chauds résultant de l'épuisement des eaux souterraines. »

Famiglietti a noté que si la perte d'eau dans certaines régions est clairement due au réchauffement climatique, comme la fonte des calottes glaciaires et les glaciers alpins, il faudra plus de temps avant que d'autres modèles puissent être attribués sans équivoque au changement climatique.

"Le modèle de mouillage-devenant-mouillant, le séchage est prédit par les modèles du Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat pour la fin du 21e siècle, mais nous aurons besoin d'un ensemble de données beaucoup plus long pour pouvoir dire avec certitude que le changement climatique est responsable de l'émergence d'un modèle similaire dans les données GRACE, " dit Famiglietti. " Cependant, la trajectoire actuelle est certainement préoccupante."

Les satellites jumeaux GRACE, lancé en 2002 dans le cadre d'une mission conjointe avec le Centre aérospatial allemand (DLR), mesuré avec précision la distance entre les deux satellites pour détecter les changements dans le champ de gravité terrestre causés par les mouvements de masse sur la planète en dessous. En utilisant cette méthode, GRACE a suivi les variations du stockage de l'eau terrestre sur des échelles de temps mensuelles à annuelles jusqu'à la fin de sa mission scientifique en octobre 2017.

Cependant, les observations du satellite GRACE à elles seules ne pouvaient pas dire à Beaudoing, Rodell, Famiglietti and their colleagues what was causing an apparent trend.

"We examined information on precipitation, agriculture and groundwater pumping to find a possible explanation for the trends estimated from GRACE, " said Beaudoing, who also has a joint appointment at NASA Goddard.

One of the big causes of groundwater depletion across the board was agriculture, which can be complicated by natural cycles as seen in California, Famiglietti said. Decreases in freshwater caused by the severe drought from 2007 to 2015 were compounded by groundwater withdrawals to support the farms in the state's Central Valley.

Southwestern California lost 4 gigatons of freshwater per year during the same period. A gigaton of water is the equivalent of the mass of water in 400, 000 Olympic swimming pools. A majority of California's freshwater comes in the form of rainfall and snow that collects in the Sierra Nevada as snowpack and then is managed through a series of reservoirs as it melts. When natural cycles led to dry years, causing diminished snowpack and surface waters, people relied on groundwater more heavily.

Downward trends in freshwater seen in Saudi Arabia also reflect agricultural pressures. From 2002 to 2016, the region lost 6.1 gigatons per year of stored groundwater. Imagery from the Landsat series of satellites shows the growth of irrigated farmland in the arid landscape from 1987 to the present, which explains the increased drawdown.

Natural cycles of rainy and dry years can also cause a trend in the 14-year data record that is unlikely to persist, Rodell said. An example is the western Zambezi basin and Okavango Delta, a vital watering hole for wildlife in northern Botswana. In this region, terrestrial water storage increased at an average rate of 29 gigatons per year from 2002 to 2016. This wet period during the GRACE mission followed at least two decades of dryness. Rodell believes this is a case of natural variability that occurs over decades in this region of Africa.

The researchers found that a combination of natural and human pressures can lead to complex scenarios in some regions. Previously undocumented water declines occurred in northwestern China in Xin Jiang province. This region, about the size of Kansas, is bordered by Kazakhstan to the west and the Taklamakan desert to the south and encompasses the central portion of the Tien Shan Mountains.

Rodell and his colleagues had to piece together multiple factors to explain the disappearance of 5.5 gigatons of terrestrial water storage per year in Xin Jiang Province. Less rainfall was not the culprit. Additions to surface water were also occurring from climate change-induced glacier melt and the pumping of groundwater out of coal mines. But these additions were more than offset by depletions caused by an increase in water consumption for the irrigation of cropland and evaporation of river water from the desert floor.

The successor to GRACE, called GRACE Follow-On, a joint mission with the German Research Centre for Geosciences (GFZ), is at Vandenberg Air Force Base in California undergoing final preparations for launch.

Le document de recherche, "Emerging Trends in Global Freshwater Availability, " Matthew Rodell, James Famiglietti, David Wiese, J.T. Reager, Hiroko Beaudoing, Felix Landerer and Min-Hui Lo, was published in the journal  La nature  on May 17, 2018.