Des dépressions remplies d'eau de fonte des neiges parsèment une prairie dans les prairies canadiennes. Ils ont été laissés par les glaciers lorsque la dernière calotte glaciaire a quitté les Grandes Plaines vers 10, 000 à 12, il y a 000 ans. Ils mesurent de 50 à 100 mètres de diamètre et de 1 à 2 mètres de profondeur. Crédit :Darren Sjogren
Le cycle de l'eau est un équilibre délicat. En milieu naturel, l'eau des précipitations ou de la fonte des neiges peut s'infiltrer dans le sol ou ruisseler vers les cours d'eau. Une partie de l'eau est stockée dans des réservoirs souterrains naturels, appelés eaux souterraines. Les plantes utilisent l'eau pour pousser, puis de nouvelles précipitations remplissent les eaux souterraines, un processus appelé recharge des eaux souterraines.
Dans les climats secs, les plantes utilisent la plus grande partie de l'eau qui pénètre dans le sol. Alors, comment la nappe phréatique est-elle rechargée ? Pour les prairies canadiennes, la réponse se trouve dans les dépressions situées dans le paysage. Dans ces dépressions, les eaux de ruissellement des terres environnantes s'accumulent et se déplacent dans les eaux souterraines.
Les dépressions du paysage ont été laissées par les glaciers lorsque la dernière calotte glaciaire a quitté les Grandes Plaines vers 10, 000 à 12, il y a 000 ans. Comme un jardin pluvial, ils captent les eaux de ruissellement du milieu environnant, mais sont généralement plus gros. Ils mesurent de 50 à 100 mètres de diamètre et de 1 à 2 mètres de profondeur.
Cependant, les scientifiques craignent que les changements climatiques n'aient un impact sur ce délicat processus de recharge des eaux souterraines.
Actuellement, la plupart de l'eau dans les dépressions vient sous forme de ruissellement de la fonte des neiges lorsqu'elle s'écoule sur le sol gelé et dans les dépressions. Des chercheurs au Canada ont étudié comment ce processus pourrait être perturbé à l'avenir à mesure que le climat change.
Masaki Hayashi et l'équipe de l'Université de Calgary ont récemment publié ce travail dans Journal de la Zone Vadose , une publication de la Soil Science Society of America.
Les chercheurs ont placé des instruments directement dans les dépressions remplies de fonte des neiges dans la zone d'étude près de Calgary. Ils ont pris des mesures des niveaux d'eau à divers moments de l'année pour aider à tester leur modèle. Crédit :Masaki Hayashi
« La motivation de cette recherche est venue du besoin d'estimer la recharge pour une gestion durable des eaux souterraines dans les prairies canadiennes, " dit Hayashi. " Nous ne pouvons pas gérer une ressource renouvelable sans savoir combien est renouvelée chaque année. Ce serait comme essayer de gérer les dépenses à partir d'un compte bancaire sans connaître le montant des revenus."
Les experts prédisent que les conditions climatiques futures de ces prairies seront plus chaudes et plus humides. Bien qu'il semble que cela entraînerait une plus grande recharge des eaux souterraines, les scientifiques voulaient déterminer si ce serait le cas dans ces dépressions.
Ces zones basses recueillent le ruissellement de la fonte des neiges et peuvent même devenir des étangs au printemps. Certaines des plus grandes dépressions ont même de l'eau qui reste tout l'été. Celles-ci sont appelées zones humides des prairies ou zones humides des fondrières des prairies et abritent de nombreuses plantes et animaux aquatiques de la région.
Pour déterminer comment un climat plus chaud et plus humide aurait un impact sur la recharge des eaux souterraines, les scientifiques ont utilisé un modèle pour simuler l'environnement. En plaçant l'instrumentation directement dans les dépressions, ils ont recueilli des informations sur les propriétés du sol, la météo, et la taille de la dépression et du milieu environnant. Leur travail, une sorte de modèle de « bilan hydrique du sol », ont utilisé les données qu'ils ont recueillies pour simuler comment l'eau pourrait se déplacer de la surface vers les couches plus profondes du sol à l'avenir.
Ils ont constaté que l'accumulation de neige ainsi que la quantité et la durée de gel du sol en hiver diminueront. Cela signifie qu'il y aura moins de ruissellement vers les dépressions et moins de recharge des eaux souterraines.
Les États-Unis ont également des dépressions dans le sol qui se remplissent après la fonte de grandes quantités de neige. Celui-ci est situé sur le plateau de Santa Rosa en avril 2019. La Californie a connu une bonne année de chutes de neige, et cette « mare printanière » s'anima un court instant au printemps, contribuer à l'écosystème, ainsi que la recharge des nappes phréatiques. Crédit :Susan V. Fisk
« Un climat plus humide entraîne généralement une recharge plus élevée, mais cela ne semble pas être le cas dans le nord des Grandes Plaines, où la recharge se concentre dans les dépressions, " explique Hayashi. " Même si les précipitations totales peuvent augmenter, nous aurons plus de pluie et moins de neige. Cela signifie que l'accumulation de neige en hiver diminuera. Aussi, nous aurons une durée plus courte de sol gelé et une pénétration moins profonde du gel du sol. »
Il ajoute que cela crée un problème parce que la fonte des neiges lente s'écoulant sur le sol gelé, qui ne lui permet pas d'absorber rapidement, est la clé du ruissellement vers les dépressions.
La diminution de la recharge peut avoir de nombreux effets sur l'environnement, disent les chercheurs. Par exemple, de nombreuses petites sources sont alimentées par les eaux souterraines et pourraient être impactées.
"Cela peut entraîner une diminution du débit de base des petits cours d'eau alimentés par les eaux souterraines, " dit Hayashi. "Certains des cours d'eau pérennes peuvent devenir saisonniers. Cela peut avoir une forte influence sur l'écosystème du cours d'eau. Globalement, ces petites dépressions peuvent sembler moins importantes par rapport aux dépressions plus grandes contenant des terres humides des prairies. Cependant, il y a beaucoup plus de petites dépressions, et ils sont collectivement importants pour la recharge des eaux souterraines. »
