L'affaissement des terres est un géorisque causé par le tassement soudain ou progressif (des années, voire des décennies) de la surface du sol en raison de l'enlèvement des matériaux souterrains. Cela peut être dû à divers facteurs, à la fois naturels (tels que les tremblements de terre, l'activité volcanique et le compactage de sédiments meubles à grains fins) et anthropiques (par exemple, l'exploitation minière et le captage des eaux souterraines). Il pose un problème majeur dans les zones urbaines où il peut provoquer l'effondrement de bâtiments et des dommages aux infrastructures pouvant constituer un danger pour la vie et un problème de gestion des ressources.

Avec une augmentation de l'affaissement des terres dans les zones densément peuplées, un facteur clé de l'affaissement est le captage des eaux souterraines - l'élimination de l'eau stockée dans l'espace interstitiel des couches souterraines et son transport vers la consommation humaine et l'irrigation dans l'agriculture, conduisant au compactage des sols. sédiments souterrains.

C'est l'objet d'une nouvelle recherche, publiée dans Geophysical Research Letters. , dans lequel les scientifiques ont identifié une corrélation positive significative entre le taux de captage des eaux souterraines et l'affaissement, ce qui signifie que ces zones devraient constituer un objectif majeur de la gestion des ressources en eau pour atténuer ce risque géologique.

Tsimur Davydzenka, titulaire d'un doctorat. chercheur à la Colorado School of Mines, aux États-Unis, et ses collègues, le Dr Pejman Tahmasebi et le professeur Nima Shokri, se sont tournés vers l'intelligence artificielle d'apprentissage en profondeur pour prédire l'ampleur de l'affaissement des terres à l'échelle mondiale. Expliquant l'importance de leurs recherches, Tsimur et le Dr Tahmasebi ont déclaré :« L'affaissement des terres est un phénomène destructeur qui endommage les infrastructures et les aquifères, tout en mettant des vies humaines en danger. La croissance démographique a joué un rôle indéniable dans l'extraction des ressources qui a conduit à affaissement.

"Sur la base de nos études, nous avons réalisé qu'il existe plusieurs études locales dans différents pays qui explorent l'affaissement des terres, mais qu'il n'y a pas suffisamment de recherches à l'échelle mondiale. De telles cartes ne fournissent aucune information sur l'ampleur de l'affaissement, ce qui est plus important que juste la chance de l'observer, ou ils sont limités à des échelles régionales. En utilisant des techniques modernes de modélisation basées sur les données, nous avons introduit la première carte mondiale des taux d'affaissement, qui peut être utilisée pour éclairer les politiques de gestion des eaux souterraines et guider l'atténuation. "

Les chercheurs ont utilisé les données existantes provenant d’études d’affaissement des terres et de télédétection pour générer un ensemble de données de formation de 46 000 scénarios d’affaissement. Outre une sélection de 23 conditions climatiques, géographiques et topographiques (y compris les précipitations, la composition du sol, l'épaisseur des sédiments et la pente), celles-ci ont été utilisées pour former un modèle d'apprentissage automatique, qui a ensuite pu estimer la superficie totale des terres exposées au risque d'affaissement et la population dans ces zones.

Ils ont déterminé que plus de 6,3 millions de km ² de la surface de la Terre (~ 5 % de la superficie totale des terres émergées) est sensible à des taux d'affaissement jugés suffisamment importants pour causer des dommages et nécessiter des stratégies d'atténuation, ceux-ci étant supérieurs à 5 mm/an. Cela découle de travaux antérieurs qui suggéraient 12 millions de km ² de la surface terrestre a connu des taux d'affaissement de 430 mm/an. Sur ce total, plus de 6,3 millions de km ² , 231 000 km ² a été identifié dans les zones urbaines, où la densité de population montre qu'environ 2 milliards de personnes (25 % de la population mondiale) se trouvent dans ces zones à haut risque.

Le modèle d'apprentissage automatique a déterminé que le captage des eaux souterraines était le principal prédicteur de l'affaissement des terres, suivi de l'activité sismique due aux tremblements de terre, puis des conditions environnementales (à savoir les précipitations) affectant la recharge des eaux souterraines, de l'épaisseur des unités sédimentaires (les unités plus grandes ayant plus d'espace pour le compactage final), de la température moyenne. des mois les plus chauds (important pour les régions arides et semi-arides susceptibles à l'affaissement), de la teneur en argile du sol et de la densité de population.

Étant donné que le captage des eaux souterraines constitue la principale préoccupation, Tsimur et le Dr Tahmasebi suggèrent des moyens par lesquels la dépendance de la population mondiale à cet égard pourrait être modifiée à l'avenir. "Pour minimiser la dépendance à l'égard des eaux souterraines, les mesures stratégiques comprennent la promotion d'une utilisation efficace de l'eau, la mise en œuvre de cadres réglementaires stricts et l'incitation à des pratiques agricoles qui optimisent la consommation d'eau. De plus, investir dans les technologies de recyclage et de récupération de l'eau peut augmenter la disponibilité de l'eau sans trop dépendre des eaux souterraines.

« L'élimination progressive de l'extraction des eaux souterraines pourrait être complétée par l'exploitation de sources alternatives telles que les eaux usées traitées, la collecte des eaux de pluie et la gestion des eaux pluviales. Cependant, la transition devrait également prendre en compte les contraintes spatiales des réservoirs et la faisabilité économique du dessalement de l'eau de mer. En intégrant des pratiques de conservation, en utilisant des technologies Grâce aux innovations et à la diversification des sources d'eau, un écosystème d'approvisionnement en eau durable peut être établi, atténuant les défis environnementaux et socio-économiques associés au captage excessif des eaux souterraines. "

Concernant les sédiments les plus touchés par l'affaissement, 3,8 millions de km ² des sédiments meubles (10 % de l’étendue mondiale) ont été identifiés comme constituant le risque principal, avec les taux d’affaissement les plus élevés de 320,6 mm/an. Les terres cultivées constituaient la plus grande étendue menacée, avec 2,1 millions de km ² . dans le monde (12,2 % des terres cultivées mondiales), tandis que les hautes terres subtropicales et les climats océaniques tempérés ont connu des taux d'affaissement accrus supérieurs à 50 mm/an.

Dans l'ensemble, l'Asie du Sud est modélisée pour avoir la plus grande étendue de terres menacées d'affaissement (2,2 % de sa superficie totale connaissant des taux d'affaissement supérieurs à 50 mm/an) ainsi que le plus grand nombre de personnes touchées par cet affaissement (20 millions de personnes). ). Parmi les autres pays où les taux d'affaissement dépassent 50 mm/an figurent les Philippines, l'Iran, le Costa Rica, l'Indonésie et l'Ouzbékistan.

Bien que cette recherche fournisse une carte mondiale importante de l'affaissement des terres qui aidera les entreprises, les agriculteurs et les autorités locales des zones à plus haut risque à planifier les défis qu'ils pourraient rencontrer à l'avenir, un ajustement plus précis du modèle est nécessaire. Ainsi, Tsimur et le Dr Tahmasebi déclarent qu'il est « certainement possible » que les futurs modèles soient à une résolution suffisamment élevée pour que les autorités locales individuelles puissent utiliser les données pour des stratégies d'atténuation.

Par exemple, compte tenu de l'importance du captage des eaux souterraines dans l'ensemble de données, y compris des détails plus détaillés sur la profondeur du captage, le type d'aquifère, le décalage entre le captage et le déclin de la nappe phréatique, ainsi que l'interaction de l'industrie pétrolière et gazière (contribuant à 4,36 % des enregistrements actuels d'affaissements), sont des étapes nécessaires pour améliorer ce travail vital. Avec l'augmentation de la population augmentant notre dépendance à l'égard des eaux souterraines et les sécheresses accentuant le changement climatique, l'impact du déclin des eaux souterraines sur l'affaissement des terres continuera d'être un problème de plus en plus pressant dans les années à venir.

Plus d'informations : Tsimur Davydzenka et al, Dévoilement de l'étendue mondiale de l'affaissement des terres :la crise qui coule, Geophysical Research Letters (2024). DOI :10.1029/2023GL104497

Informations sur le journal : Lettres de recherche géophysique

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