Une nouvelle technique utilisant des traceurs de gaz rares dissous met en lumière la façon dont l'eau se déplace dans un aquifère, avec des implications pour les ressources en eau et leur vulnérabilité au changement climatique.

L'Organisation pour l'alimentation et l'agriculture, une agence des Nations Unies, a qualifié les montagnes de « châteaux d'eau du monde ». Globalement, les régions montagneuses fournissent de l'eau douce à des milliards de personnes grâce à la fonte des neiges et des glaciers. Pourtant, le 21e siècle est sur le point de mettre à rude épreuve ces ressources en eau. Les modèles climatiques projettent des changements dans le moment et la quantité de précipitations, dynamique de la couverture neigeuse altérée, et la fonte des glaciers. Ces changements, en plus d'autres contraintes, notamment la pression démographique croissante et la contamination par l'industrie et l'agriculture passées et présentes, affectera le débit des rivières, la qualité d'eau, et le stockage des eaux souterraines.

Ces pressions nécessiteront une gestion prudente de l'eau et peut-être même une refonte des systèmes d'eau potable. Dans un nouveau journal, Popp et al. décrivent un nouveau cadre qui utilise des gaz rares dissous pour retracer la façon dont l'eau de la rivière se mélange aux eaux souterraines et à quelle vitesse les eaux souterraines se déplacent dans un aquifère.

L'étude de cas a eu lieu dans le bassin versant de la rivière Emme dans les Alpes suisses, un système alimenté par la fonte des neiges avec un lit de rivière de gravier grossier et de sable recouvrant un aquifère. Les auteurs ont utilisé les isotopes de l'hélium-4 pour déterminer comment l'eau des rivières et les eaux souterraines régionales se mélangent sous terre. Ils ont utilisé les isotopes du radon-222 pour déduire les temps de trajet de l'eau de rivière récemment infiltrée à travers l'aquifère. Les résultats ont aidé les auteurs à estimer les temps de trajet des eaux souterraines très jeunes, ce qui est crucial pour évaluer la sécurité de l'eau.

L'étude a révélé que près de 70 % des eaux souterraines du bassin hydrographique proviennent de l'eau de rivière récemment infiltrée. L'eau de la rivière met environ 2 semaines pour traverser l'aquifère, et le lit de la rivière régit principalement l'infiltration. La fraction élevée des eaux souterraines infiltrées et son court temps de trajet à travers l'aquifère suggèrent qu'elle est vulnérable à une contamination croissante et à la sécheresse.

La nouvelle méthode fournit des résultats en temps quasi réel et permet de quantifier les incertitudes en utilisant une approche statistique :un modèle de mélange bayésien. L'étude de cas dans les Alpes suisses démontre la viabilité et la valeur ajoutée du cadre proposé. Les auteurs suggèrent que lorsqu'il est appliqué à différents bassins versants, l'approche peut mettre en évidence les risques et les vulnérabilités auxquels sont confrontés les approvisionnements en eau de montagne et améliorer la sécurité de l'eau dans le monde entier.

Cette histoire est republiée avec l'aimable autorisation d'Eos, hébergé par l'American Geophysical Union. Lisez l'histoire originale ici.