L'eau est une chose éphémère. Il peut émerger d'une source isolée, comme par magie, faire naître un ruisseau bavard. Il peut aussi traverser une rivière puissante, s'infiltrant dans le sol jusqu'à ce qu'il ne reste plus en aval qu'un arroyo ombragé, les arbres à proximité offrant le seul indice de l'endroit où l'eau est allée.

L'interaction entre les eaux de surface et les eaux souterraines est souvent négligée par ceux qui utilisent cette ressource vitale en raison de la difficulté de l'étudier. Les professeurs adjoints Scott Jasechko et Debra Perrone, de l'UC Santa Barbara, et leurs collègues ont tiré parti de leur énorme base de données de mesures des eaux souterraines pour étudier l'interaction entre ces ressources connexes. leurs résultats, Publié dans La nature , indiquent que beaucoup plus de rivières à travers les États-Unis peuvent laisser échapper de l'eau dans le sol qu'on ne le pensait auparavant.

Dans de nombreux endroits, les eaux de surface et les eaux souterraines se connectent, tandis que dans d'autres, ils sont séparés par des couches rocheuses imperméables. Cela dépend de la géologie sous-jacente. Mais là où ils se mêlent, l'eau peut faire la transition entre l'écoulement au-dessus et au-dessous du sol.

Les "rivières gagnantes" reçoivent l'eau des nappes phréatiques environnantes, tandis que les « rivières en perte » s'infiltrent dans l'aquifère sous-jacent. Les scientifiques n'avaient pas une bonne compréhension de la prévalence de chacune de ces conditions à l'échelle continentale. Tout simplement, personne n'avait auparavant assemblé autant de mesures d'eaux souterraines, a expliqué Jasechko, co-auteur principal de l'étude.

Gagner et perdre des rivières

Les études typiques sur les eaux souterraines comprennent des mesures de niveau d'eau de quelques centaines à 1, 000 puits. Cette étude porte sur 4,2 millions.

Perrone et Jasechko ont consacré des années à compiler les données de 64 agences à travers les États-Unis et à analyser les résultats. "La compilation de ces données a été une entreprise colossale. Nous avons collecté des millions de points de données et examiné des centaines d'articles au cours des six dernières années, " a déclaré Perron.

La base de données résultante a précipité un certain nombre d'études ultérieures de l'équipe. « Nous pouvons utiliser ce vaste ensemble de données de manière innovante pour répondre à des questions auxquelles nous n'avons pas pu répondre auparavant, " elle a ajouté.

Pour ce papier, Jasechko, Perrone et leurs coauteurs ont comparé les niveaux d'eau dans les puits à la surface du ruisseau le plus proche. "Nous appliquons une méthode simple à un grand ensemble de données, " a déclaré Jasechko. "Nous identifions les puits avec des niveaux d'eau qui se trouvent en dessous du ruisseau le plus proche, ce qui implique que ces cours d'eau à proximité pourraient s'infiltrer dans le sous-sol s'il est suffisamment perméable."

L'équipe a découvert que près des deux tiers des puits avaient des niveaux d'eau inférieurs au ruisseau le plus proche. Cela crée un gradient qui peut conduire l'eau du chenal de la rivière vers l'aquifère en dessous.

"Notre analyse montre que deux rivières sur trois aux États-Unis perdent déjà de l'eau. Il est très probable que cet effet s'aggrave dans les décennies à venir et certaines rivières pourraient même disparaître", a déclaré le co-auteur principal Hansjörg Seybold de l'ETH Zurich.

"Le phénomène, mis en branle il y a des décennies, est maintenant répandu à travers les États-Unis. Il y a beaucoup plus de cours d'eau qui se jettent dans les aquifères sous-jacents que nous ne l'avions supposé au départ, " Seybold a poursuivi. " Puisque les rivières et les ruisseaux sont un approvisionnement en eau vital pour l'agriculture et les villes, la gravité de la situation a été une surprise."

Les rivières étaient particulièrement sujettes à la perte d'eau dans les régions arides, le long d'une topographie plate et dans des zones où le pompage des eaux souterraines est important, ils ont observé. Un excellent exemple de ceci serait les terres agricoles plates dans les régions semi-arides comme la vallée centrale de la Californie. "Nous sommes littéralement en train d'assécher les rivières, " a déclaré Seybold.

La perte de rivières peut avoir un impact sur d'autres utilisateurs d'eau, les communautés en aval et les écosystèmes qui dépendent des écoulements de surface. « Historiquement, nous avons souvent traité ces deux ressources comme des ressources distinctes, " a déclaré Perrone. "Notre travail met en évidence l'importance de considérer les eaux souterraines et les eaux de surface comme une seule ressource où elles sont connectées."

Les chercheurs ont également découvert que les rivières perdues étaient répandues aux États-Unis depuis un certain temps, présent dans de nombreux endroits au moins aussi loin que les années 40 et 50. Et tandis que de nombreux cours d'eau perdent naturellement de l'eau, le problème peut être exacerbé par l'activité humaine.

Les humains ont extrait l'eau du sol pendant des milliers d'années; en Amérique, ils le font depuis des centaines d'années. La pratique s'est accélérée après la Seconde Guerre mondiale et sévit depuis les années 1970, accompagnée des conséquences indésirables et imprévues qu'elle entraîne.

"Ce n'est pas un phénomène nouveau, " a déclaré Jasechko. " Il est avec nous depuis des décennies. "

Les niveaux d'eau fluctuent au fil des années et des décennies, et malheureusement, les chercheurs n'ont qu'un seul point de données pour de nombreux puits de leur échantillon. D'autres travaux de l'équipe suggèrent que les eaux souterraines fluctuent généralement de quelques mètres au maximum au cours d'une année. Cependant, le niveau d'eau des nombreux puits à proximité des rivières perdues était à plus de deux mètres sous la surface du cours d'eau le plus proche, augmentant la confiance des chercheurs que les rivières qui fuient sont probablement répandues.

"On ne peut observer les niveaux d'eau des puits que là où il y en a, " a reconnu Jasechko. " C'est un point évident mais important. Notre analyse est intrinsèquement biaisée aux endroits où les puits ont été forés, et donc aussi aux endroits où les eaux souterraines sont pompées.

Bien que les chercheurs ne voient pas de solution simple à court terme, ils espèrent que leurs résultats pourront éclairer la gestion et le suivi des ressources, peut-être en informant les politiques qui financent davantage de puits de surveillance dans les zones sous-évaluées.

"De grandes études comme celle-ci amènent les gens à réfléchir à une politique plus large de l'eau, " dit Perrone. " Et pour moi, c'est pourquoi les analyses à l'échelle continentale sont importantes."

« Mon espoir est que cette étude amène plus de gens à réfléchir à l'interconnexion des eaux souterraines et des eaux de surface où ces deux ressources sont connectées, et il met également la politique sur les eaux souterraines sur la carte, " a-t-elle poursuivi. Pendant si longtemps, cette ressource a été littéralement et métaphoriquement hors de vue.

Perrone et Jasechko prévoient d'étendre ce type d'analyse à grande échelle à d'autres parties du globe et de voir comment le pompage et la perte de rivières ont un impact sur les écosystèmes dépendants des eaux souterraines. Perrone a également l'intention de relier leurs résultats à son tableau de bord des eaux souterraines.

"Perdre des rivières n'est pas un scénario hypothétique, " a déclaré Jasechko. " Ils sont ici et maintenant. " Ils sont en partie le résultat du siècle dernier d'utilisation et de mauvaise utilisation de l'eau.

« Si nous comprenons mieux à quel point ce phénomène est répandu, alors nous pouvons influencer la politique future de manière positive, " a ajouté Perrone. Parce que la société a dépassé le stade où elle peut parler de prévention, nous parlons maintenant de réponse.