L'eau des régions de haute montagne a de multiples visages. Gelé dans le sol, c'est comme une fondation en ciment qui maintient les pentes stables. La glace et la neige glaciaires alimentent les rivières et donc les contreforts en eau potable et agricole pendant la saison de fonte. Averses intenses avec crues éclair et glissements de terrain, d'autre part, présentent un risque mortel pour les habitants des vallées. Le sous-sol avec sa capacité à stocker l'eau joue donc un rôle existentiel dans les régions de montagne.

Mais comment déterminer à quel point le réservoir du sol est vide ou plein dans les zones difficiles d'accès ? Chercheurs du Centre allemand de recherche en géosciences (GFZ), avec des collègues du Népal, ont maintenant démontré une méthode élégante pour suivre la dynamique des eaux souterraines en haute montagne :ils utilisent des ondes sismiques, tels que ceux générés par les vibrations du sol, qu'ils enregistrent avec des instruments très sensibles. Semblable à l'échographie médicale, ils exploitent le fait que les ondes se propagent différemment dans différentes conditions souterraines. Les chercheurs dirigés par Luc Illien, Christoph Sens-Schönfelder et Christoff Andermann de GFZ en parlent dans le journal AGU Avances .

Ondes sismiques bien connues des tremblements de terre. Après une rupture dans le sous-sol, ils se propagent rapidement et libèrent des forces destructrices. Cependant, il y a aussi des vagues beaucoup plus petites causées, par exemple, par camions, tramways ou, dans les montagnes, par des chutes de pierres. Le sol vibre en fait tout le temps. En géosciences, c'est ce qu'on appelle le « bruit sismique ». Ce qui doit être laborieusement extrait des données mesurées par les sismomètres pour la détection des tremblements de terre s'avère être une précieuse source d'informations pour l'exploration du sous-sol. En effet, les ondes sismiques se propagent différemment dans la zone saturée en eau que dans la zone non saturée, également appelée zone vadose.

Luc Illien, un doctorat étudiant à GFZ, et ses collègues ont utilisé deux stations sismiques népalaises à 1, 200 et 2, 300 mètres d'altitude. Luc Illien déclare :« L'Himalaya népalais fournit des ressources en eau vitales à une grande partie de la population d'Asie du Sud. La plupart de cette eau s'écoule à travers des réservoirs d'eau souterraine de montagne que nous pouvons mal délimiter. La zone d'étude comprenait le bassin versant d'un petit affluent du Bothe Koshi, fleuve frontière entre la Chine et le Népal. A l'aide de plusieurs stations météo et jauges de niveau, l'équipe a collecté des données, parfois toutes les minutes, sur trois saisons de mousson. De là, ils ont établi un modèle d'eau souterraine qu'ils ont pu comparer avec les enregistrements sismiques. Le résultat :les eaux de ruissellement vers le Bothe Koshi sont principalement alimentées par l'aquifère profond. En saison sèche, peu d'eau coule dans la vallée. A la mousson, les niveaux montent, mais deux phases distinctes peuvent être identifiées. D'abord, il pleut sans augmenter le débit, mais plus tard, une corrélation claire entre les précipitations et le niveau de la rivière devient apparente. Christoff Andermann, co-auteur de l'étude, explique, « Les premières pluies reconstituent d'abord les réservoirs dans le sol près de la surface. Une fois le sol saturé d'eau, le réservoir d'eau souterraine profonde, qui est directement relié aux rivières, remplit. Une augmentation des eaux souterraines se reflète alors immédiatement dans la montée du niveau des eaux des rivières. »

La comparaison avec les données des sismomètres a montré que la saturation de la zone vadose se déduit bien du bruit sismique. « Ce n'est qu'en fusionnant les observations hydrologiques avec les mesures sismiques que nous avons pu analyser la fonction de la zone vadose comme lien entre précipitations et réservoir d'eau souterraine, " explique Christoph Sens-Schönfelder. Premier auteur Luc Illien :" Comprendre comment le réservoir se remplit et se vide est crucial pour évaluer sa durabilité. De là, nous pouvons non seulement faire des prévisions pour le ruissellement, mais aussi mettre en garde contre un risque accru de glissements de terrain et de crues soudaines."

Par exemple, si le sol est déjà saturé d'eau, les précipitations ruisseleront plus superficiellement et peuvent emporter des pentes. Le changement climatique aggrave la situation en contribuant à des changements dans les régimes météorologiques à grande échelle et en déstabilisant l'environnement des montagnes. Niels Hovius, directeur scientifique du GFZ, qui a contribué à l'étude, déclare :« Notre travail au Népal et ses résultats montrent à quel point il est important de surveiller de nombreux facteurs d'influence. Il s'agit notamment du stockage des eaux souterraines, changements dans l'utilisation des terres, l'occupation du sol et les régimes de précipitations. Capter et anticiper de tels changements nous aidera à mieux prédire l'avenir des ressources en eau douce et des paysages de montagne, d'autant plus que les glaciers continuent de fondre."