Les eaux souterraines entretiennent la vie, de l’agriculture aux animaux sauvages. Mais nous ne savons pas exactement à quelle vitesse elles se rechargent.
À l’école primaire, vous avez sans doute appris ce qu’est le « cycle de l’eau » : le parcours de l’eau, de l’évaporation aux précipitations, en passant par l’écoulement dans un cours d’eau ou l’enfoncement dans le sol pour devenir une nappe phréatique.
Malgré sa simplicité, le cycle de l’eau comporte de grandes inconnues, notamment en ce qui concerne les eaux souterraines.
Nous ne savons pas, par exemple, à quelle vitesse les aquifères – couches de roches poreuses saturées d’eau – se rechargent. Nous ne savons pas non plus quelle quantité d’eau parvient réellement jusqu’au sous-sol. Et quelle quantité de pluie faut-il pour remplir ces réservoirs souterrains ?
Ces questions sont cruciales car nous dépendons fortement des eaux souterraines. C’est de loin la plus grande source d’eau douce à laquelle nous ayons accès. Il y a plus d’eau dans les glaces polaires, mais nous ne pouvons pas l’utiliser.
Notre équipe de recherche a exploré une nouvelle approche des eaux souterraines : descendre là où se trouve l’eau, en utilisant des grottes, des tunnels et des mines. Nous avons installé un nouveau réseau de capteurs d’eau souterraine dans 14 sites du sud-est de l’Australie, certains à plus de 100 mètres de profondeur.
Ce réseau nous fournit déjà des données précieuses. Par exemple, dans les anciennes mines de la ville aurifère victorienne de Walhalla, nous avons constaté qu’il fallait plus de pluie que prévu pour commencer la recharge.
Pourquoi la recharge des eaux souterraines est-elle importante ?
Dans le monde entier, nous utilisons les eaux souterraines beaucoup plus rapidement qu’elles ne peuvent se reconstituer naturellement. Les chercheurs ont constaté une baisse rapide de la nappe phréatique de plus de 0,5 mètre par an dans de nombreuses régions du monde.
Cette situation est très préoccupante pour l’Australie, le continent habité le plus sec du monde. Alors que le nord tropical bénéficie de pluies abondantes, celles-ci sont plus difficiles à trouver ailleurs.
Sur l’ensemble du continent, les eaux souterraines représentent 17 % de nos ressources en eau accessibles. Mais elles représentent plus de 30 % de notre consommation totale d’eau.
Les eaux souterraines sont une ressource essentielle, dont la contribution au PIB est estimée à 6,8 milliards de dollars australiens.
Dans le bassin Murray Darling, l’extraction des eaux souterraines a augmenté entre 2003 et 2016, atteignant 1 335 milliards de litres par an en moyenne.
Les plantes et les animaux indigènes des régions arides dépendent souvent entièrement de l’eau souterraine qui jaillit des sources.
La ville de Perth s’est tellement appuyée sur les eaux souterraines qu’elle est en train d’épuiser son aquifère, ce qui a contraint le gouvernement à construire des usines de dessalement. Aujourd’hui encore, l’Australie occidentale dépend des eaux souterraines pour les deux tiers de ses besoins en eau.
C’est pourquoi les taux de recharge sont importants. Si nous utilisons les eaux souterraines au même rythme qu’elles se rechargent ou moins, il s’agit d’une utilisation durable. En revanche, si nous pompons beaucoup plus d’eau qu’elle ne peut en recharger, il s’agit d’une utilisation non durable.
Les eaux souterraines se rechargent grâce aux précipitations qui s’infiltrent dans le sol jusqu’à des couches plus profondes où l’évaporation ne peut les atteindre. Elles peuvent également être rechargées par les eaux de surface. Mais la recharge est difficile à mesurer avec précision.
Comment pouvons-nous mieux suivre la recharge des eaux souterraines ?
Des chercheurs de Darwin ont récemment entrepris la plus grande analyse à ce jour de la recharge à long terme par les précipitations dans toute l’Australie. Ils ont utilisé 98 000 estimations des taux de recharge, à l’aide de données provenant de forages et d’algorithmes d’apprentissage automatique.
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Le résultat est surprenant. Ils ont estimé que le taux de recharge moyen pour le continent australien n’était que de 44 millimètres par an. Mais ce taux varie considérablement en fonction de l’endroit où l’on se trouve. Dans les climats humides, comme dans le Top End, la nappe phréatique s’est élevée de 203 mm par an. Mais dans les climats arides, cette augmentation n’est que de 6 mm.
À titre de comparaison, les précipitations annuelles typiques à Sydney et à Brisbane dépassent à peine 1 000 mm par an.
Cette étude remet en question notre compréhension de la recharge des nappes phréatiques. Les estimations de cette étude sont nettement inférieures à celles des études s’appuyant sur des modèles contemporains de bilan hydrique, qui font état d’une recharge plus de deux fois supérieure pour l’Australie.
L’un des problèmes est que l’étude de Darwin n’a pas été en mesure d’indiquer l’origine des eaux souterraines ni leur âge. On pourrait penser que les eaux souterraines se rechargent rapidement, mais une recharge rapide prend des années. Une recharge lente peut prendre des milliers d’années.
Cette lacune est préoccupante. Nos autorités chargées de l’eau ont besoin des données les plus précises possibles sur les taux de recharge annuels et sur l’âge de l’eau.
Notre réseau d’enregistreurs hydrologiques recueille actuellement des données souterraines dans des sites tels que la mine d’or de Stawell, dans l’État de Victoria, et les grottes de Naaracoorte, en Australie-Méridionale, célèbres pour leurs fossiles, ainsi que dans des mines et des tunnels de Nouvelle-Galles du Sud, du Queensland et de Tasmanie.
Les grottes naturelles et les eaux souterraines sont souvent peu profondes. Nous voulions obtenir des données plus profondes, c’est pourquoi nous avons choisi les mines. Nos sites profonds se trouvent à plus de 100 mètres sous terre.
Nos capteurs peuvent détecter chaque épisode de recharge des eaux souterraines en effectuant une opération très simple : compter les gouttes qui tombent du plafond et les comparer à ce qui se passe à la surface, afin de voir où et quand les eaux souterraines se rechargent.
Le mois dernier, nous avons présenté les premiers résultats, qui montrent de grandes variations.
Walhalla se trouve dans les contreforts de la Great Dividing Range, à l’extérieur de Melbourne. La région est relativement pluvieuse, avec plus de 1 200 mm par an.
Nos capteurs ont montré que la nappe phréatique s’était rechargée à 15 reprises au cours des 18 mois précédant mars 2024.
Malgré des précipitations annuelles élevées, il a fallu plus de 40 mm de pluie en deux jours pour surmonter les conditions sèches de l’été et déclencher la recharge.
En revanche, la mine d’or de Stawell se trouve dans un climat aride à environ 200 kilomètres à l’ouest de Melbourne, avec moins de 500 mm de pluie par an. Même à 100 mètres sous terre, nous avons pu constater que l’eau de pluie se déplaçait par de petites voies dans la roche. Mais contrairement au Walhalla, nous n’avons pas pu observer les effets des différentes tempêtes de pluie. Lorsque l’eau a atteint une telle profondeur, toutes les impulsions ont été atténuées.
Nous espérons que nos données seront utiles aux chercheurs sur les eaux souterraines et aux autorités responsables de l’eau, et qu’elles nous permettront d’approfondir nos connaissances sur une ressource à laquelle nous pensons peu, mais qui a une grande importance pour notre mode de vie.
Andy Baker, Professor, School of Biological, Earth and Environmental Sciences, UNSW Sydney; Margaret Shanafield, Senior researcher, Hydrology/hydrogeology, Flinders University; Marilu Melo Zurita, Associate Professor Human Geography, UNSW Sydney; Stacey Priestley, Research Scientist, Environment Business Unit, CSIRO, and Wendy Timms, Professor of Environmental Engineering, Deakin University
Cet article est republié de The Conversation sous licence Créative Commune. Lire l’article original.
