Pour étudier l'impact de l'homme sur les ressources en eau douce, les scientifiques ont maintenant mené la première comptabilité mondiale des fluctuations des niveaux d'eau dans les lacs et les réservoirs de la Terre, y compris ceux qui étaient auparavant trop petits pour être mesurés depuis l'espace.

La recherche, publié le 3 mars dans la revue La nature , s'est appuyé sur Ice de la NASA, Nuage et Terre Elevation Satellite 2 (ICESat-2), lancé en septembre 2018.

ICESat-2 en envoie 10, 000 impulsions de lumière laser par seconde vers la Terre. Lorsqu'il est réfléchi vers le satellite, ces impulsions fournissent des mesures de hauteur de surface de haute précision tous les 28 pouces (70 centimètres) le long de l'orbite du satellite. Avec ces milliers de milliards de points de données, les scientifiques peuvent distinguer plus de caractéristiques de la surface de la Terre, comme de petits lacs et étangs, et les suivre dans le temps.

Les scientifiques ont utilisé ces mesures de hauteur pour étudier 227, 386 plans d'eau sur 22 mois et a découvert que, de saison en saison, le niveau d'eau dans les lacs et les étangs de la Terre fluctue en moyenne d'environ 8,6 pouces (0,22 m). À la fois, le niveau d'eau des réservoirs gérés par l'homme fluctue en moyenne de près du quadruple de ce montant, soit environ 34 pouces (0,86 m).

Alors que les lacs et étangs naturels sont plus nombreux que les réservoirs gérés par l'homme de plus de 24 à 1 dans leur étude, les scientifiques ont calculé que les réservoirs représentaient 57 % de la variabilité mondiale totale du stockage de l'eau.

« Comprendre cette variabilité et trouver des modèles dans la gestion de l'eau montre vraiment à quel point nous modifions le cycle hydrologique mondial, " a déclaré Sarah Cooley, un hydrologue en télédétection à l'Université de Stanford en Californie, qui a dirigé la recherche. "L'impact de l'homme sur le stockage de l'eau est beaucoup plus élevé que nous ne l'avions prévu."

Dans les lacs et étangs naturels, les niveaux d'eau varient généralement avec les saisons, se remplissant pendant les périodes pluvieuses et se vidant quand il fait chaud et sec. Dans les réservoirs, cependant, les gestionnaires influencent cette variation - stockant souvent plus d'eau pendant les saisons des pluies et la détournant quand il fait sec, ce qui peut exagérer la variation saisonnière naturelle, dit Cooley.

Cooley et ses collègues ont également trouvé des modèles régionaux - les réservoirs varient le plus au Moyen-Orient, Afrique du sud, et l'ouest des États-Unis, tandis que la variation naturelle dans les lacs et les étangs est plus prononcée dans les zones tropicales.

Les résultats ont ouvert la voie à de futures enquêtes sur la façon dont la relation entre l'activité humaine et le climat modifie la disponibilité de l'eau douce. Alors que les populations croissantes imposent de plus en plus d'eau douce, et le changement climatique modifie la façon dont l'eau se déplace dans le cycle hydrologique, des études comme celle-ci peuvent éclairer la façon dont l'eau est gérée, dit Cooley.

"Ce type d'ensemble de données sera si précieux pour voir comment la gestion humaine de l'eau changera à l'avenir, et quels domaines connaissent le plus de changements, ou subissant des menaces sur leur stockage d'eau, " Cooley a déclaré. " Cette étude nous fournit une base de référence très précieuse sur la façon dont les humains modulent le cycle de l'eau à l'échelle mondiale. "

Les méthodes des chercheurs se sont appuyées sur une deuxième mission satellite, ainsi—Landsat, la mission de plusieurs décennies supervisée conjointement par la NASA et le US Geological Survey. L'équipe a utilisé un dérivé de Landsat, des cartes en deux dimensions des plans d'eau et de leurs dimensions, leur fournir une base de données complète des lacs du monde, étangs, et réservoirs. Puis, ICESat-2 a ajouté la troisième dimension—la hauteur du niveau d'eau, avec une incertitude d'environ 4 pouces (10 cm). Lorsque ces mesures sont moyennées sur des milliers de lacs et de réservoirs, l'incertitude diminue encore plus.

Bien que la mission d'ICESat-2 se concentre sur l'eau gelée de la cryosphère terrestre, la création de produits de données sur les hauteurs d'eau non gelées faisait également partie du plan initial, selon Tom Neumann, Scientifique du projet ICESat-2 au Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland. Maintenant, avec le satellite en orbite, les scientifiques détectent plus de lacs et de réservoirs plus petits que prévu. Dans cette étude, ils ont détecté des étangs deux fois plus grands que le Lincoln Memorial Reflecting Pool.

"Nous sommes maintenant en mesure de mesurer tous ces lacs et réservoirs avec la même "règle, ' encore et encore, " a déclaré Neumann. "C'est un excellent exemple d'une autre application scientifique que ces mesures de hauteur permettent. C'est incroyablement excitant de voir quelles questions les gens sont capables d'étudier avec ces ensembles de données."