Même dans des scénarios de réchauffement climatique modestes, la zone continentale des États-Unis fait face à une perte importante d'eau souterraine - environ 119 millions de mètres cubes, ou à peu près assez pour remplir le lac Powell quatre fois ou un quart du lac Érié, une étude unique en son genre l'a montré.

Les résultats, publié aujourd'hui dans Communication Nature , montrent que le réchauffement des températures modifie l'équilibre entre l'offre et la demande d'eau, le stockage des eaux souterraines peu profondes peut atténuer le stress hydrique des plantes, mais uniquement là où des connexions avec des eaux souterraines peu profondes sont présentes, et pas indéfiniment. Comme le réchauffement persiste, que le stockage peut être épuisé - au détriment des connexions vitales entre les eaux de surface, comme les rivières, ruisseaux et réservoirs d'eau souterrains.

« Même avec un boîtier chauffant à 1,5 degré Celsius, nous allons probablement perdre beaucoup d'eau souterraine, " dit Reed Maxwell, professeur d'hydrologie à la Colorado School of Mines, qui a co-écrit l'article avec Laura Condon de l'Université de l'Arizona et Adam Atchley du Laboratoire national de Los Alamos. "La côte est pourrait commencer à ressembler à la côte ouest du point de vue de l'eau. Ce sera un véritable défi."

La plupart des modèles de circulation globale ne prennent pas en compte le mouvement latéral de l'eau dans le sous-sol. Typiquement, ils ne comprennent qu'un mouvement de haut en bas limité, tels que la pluie qui s'infiltre de la végétation dans le sol et les racines arrachent l'eau du sol. En outre, ces modèles ont tendance à limiter leur portée à quelques mètres au-dessus ou en dessous du sol.

Cette nouvelle étude va au-delà pour simuler la façon dont l'eau se déplace dans le sous-sol et se connecte à la surface terrestre.

« Nous avons demandé à quoi ressemblerait la réponse si nous incluions toute la complexité du mouvement des eaux souterraines dans une simulation à grande échelle, et nous pensons que c'est la première fois que cela a été fait, " dit Condon, auteur principal de l'article et professeur adjoint d'hydrologie et de sciences atmosphériques à l'Université de l'Arizona.

Les calculs ont révélé une réponse directe du stockage des eaux souterraines peu profondes au réchauffement qui démontre l'effet fort et précoce que même un réchauffement faible à modéré peut avoir sur le stockage des eaux souterraines et l'évapotranspiration.

Dans l'ouest des États-Unis, les modifications du stockage des eaux souterraines peuvent rester longtemps masquées, l'étude a révélé, parce que la nappe phréatique y est déjà profonde, et la baisse des niveaux n'aurait pas un effet aussi important sur les eaux de surface. En outre, la végétation de la région est déjà largement limitée en eau et adaptée pour être déconnectée des sources d'eaux souterraines profondes.

Cependant, l'est des États-Unis sera beaucoup plus sensible à un abaissement de la nappe phréatique. Les eaux souterraines et les eaux de surface sont plus étroitement liées, et l'épuisement des eaux souterraines sera plus perturbateur pour la végétation, ruisseaux et rivières. De nombreux systèmes mis en place dans l'ouest des États-Unis pour gérer et gérer la pénurie d'eau font défaut dans l'est du pays, également.

L'étude a révélé que les régions de l'est des États-Unis pourraient atteindre un point de basculement le plus tôt possible, lorsque la végétation commence à perdre l'accès aux eaux souterraines peu profondes, car le stockage s'épuise avec le réchauffement.

"Initialement, les plantes peuvent ne pas subir de stress parce qu'elles ont encore des eaux souterraines peu profondes disponibles, mais comme nous continuons à avoir des conditions plus chaudes, ils peuvent compenser de moins en moins, et les changements sont plus dramatiques chaque année, " dit Condon. " En d'autres termes, les eaux souterraines peu profondes atténuent la réponse au réchauffement, mais quand il est épuisé, ça ne peut plus faire ça."

Les simulations de l'étude ont été mises en place pour conserver les mêmes modèles de précipitations et n'augmenter les températures atmosphériques que selon des projections allant de 1,5 à 4 degrés Celsius. Même avec un réchauffement modeste de 1,5 degré Celsius, 119 millions de mètres cubes de stockage ont été perdus dans les eaux souterraines, soit quatre fois le volume du lac Powell, le plus grand réservoir du bassin supérieur du Colorado. A 4 degrés Celsius, les pertes d'eau souterraine ont été projetées à 324 millions de mètres cubes, soit environ 10 fois le volume du lac Powell ou assez pour remplir près des trois quarts du lac Érié.

« Nous sommes confrontés à une crise du stockage mondial des eaux souterraines, " a déclaré Condon. " D'énormes réservoirs d'eau souterraine s'assèchent à un rythme alarmant, et c'est un problème car ils nourrissent les principales régions de culture du monde. »

Le document de recherche, "L'évapotranspiration épuise les eaux souterraines sous le réchauffement des États-Unis contigus, " est publié dans la revue en libre accès Communication Nature .