RĂ©partition de l'eau sur Terre
L'eau est distribuée partout à travers l'hydrosphÚre de la Terre. La majeure partie de l'eau de l'atmosphÚre et de la croûte terrestre provient de l'eau de mer de l'océan mondial, tandis que l'eau douce ne représente que 2,5 % du total. Parce que les océans, qui couvrent environ 70,8 % de la surface de la Terre[1], reflÚtent la lumiÚre bleue, la Terre apparaßt bleue de l'espace et est souvent appelée la planÚte bleue et Point bleu pùle. On estime que 1,5 à 11 fois la quantité d'eau dans les océans se trouve à des centaines de kilomÚtres de profondeur à l'intérieur de la Terre, mais pas sous forme liquide. Le noyau externe aussi pourrait contenir de l'eau (dissoute dans le fer fondu), voire constituer le principal réservoir de l'eau terrestre[2].
La lithosphĂšre ocĂ©anique est jeune, mince et dense, sans qu'aucune des roches ne soit plus ancienne que la dĂ©composition de la PangĂ©e. Comme l'eau est beaucoup plus dense que n'importe quel gaz, l'eau coule dans les « dĂ©pressions » formĂ©es par la forte densitĂ© de la croĂ»te ocĂ©anique. (Sur une planĂšte comme VĂ©nus, sans eau, les dĂ©pressions semblent former une vaste plaine au-dessus de laquelle s'Ă©lĂšvent des plateaux). Comme les roches de faible densitĂ© de la croĂ»te continentale contiennent les grandes quantitĂ©s de sels facilement Ă©rodables des mĂ©taux alcalins et alcalino-terreux, le sel sâest accumulĂ© dans les ocĂ©ans au cours des milliards dâannĂ©es, rĂ©sultat de lâĂ©vaporation de lâeau qui ramĂšne lâeau douce sous forme de pluie et de neige.
En consĂ©quence, la plus grande partie de lâeau sur Terre est considĂ©rĂ©e comme une eau salĂ©e, avec une salinitĂ© moyenne de 3,5 %, soit environ 34 g de sels dans 1 kg dâeau de mer), bien que cela varie lĂ©gĂšrement en fonction de la quantitĂ© de ruissellement reçu des terres environnantes. Au total, lâeau des ocĂ©ans et des mers marginales, les eaux souterraines salines et l'eau des lacs fermĂ©s contenant une solution saline, reprĂ©sentent plus de 97 % de lâeau sur Terre, bien qu'aucun lac fermĂ© ne contienne une quantitĂ© d'eau importante. Les eaux souterraines salines sont rarement prises en compte sauf lors de l'Ă©valuation de la qualitĂ© de l'eau dans les rĂ©gions arides.
Le reste des eaux de la Terre constitue la ressource en eau douce de la planĂšte. En rĂšgle gĂ©nĂ©rale, lâeau douce est dĂ©finie comme une eau dont la salinitĂ© est infĂ©rieure Ă 1 % de celle des ocĂ©ans â câest-Ă -dire infĂ©rieure Ă environ 0,35 â°. L'eau avec une salinitĂ© comprise entre ce niveau et 1 â° est gĂ©nĂ©ralement appelĂ©e eau marginale car elle est marginale pour de nombreuses utilisations par l'homme et les animaux. Le rapport de l'eau salĂ©e Ă l'eau douce sur Terre est d'environ 40 Ă 1.
L'eau douce de la planĂšte est Ă©galement trĂšs inĂ©galement rĂ©partie. Bien que dans des pĂ©riodes chaudes comme celle du MĂ©sozoĂŻque et du PalĂ©ogĂšne, quand il nây avait pas de glaciers sur la planĂšte, toute lâeau douce se trouvait dans les riviĂšres et les ruisseaux, aujourd'hui la plus grande partie de lâeau douce est constituĂ©e de glace, neige, eaux souterraines et humiditĂ© du sol, 0,3 sous forme liquide Ă la surface. De l'eau douce de surface liquide, 87 % sont contenus dans des lacs, 11 % dans des marĂ©cages et seulement 2 % dans des riviĂšres. De petites quantitĂ©s d'eau existent Ă©galement dans l'atmosphĂšre et chez les ĂȘtres vivants. Parmi ces sources, seule l'eau de riviĂšre est gĂ©nĂ©ralement valorisable.
La plupart des lacs se trouvent dans des régions trÚs inhospitaliÚres telles que les lacs glaciaires du Canada, le lac Baïkal en Russie, le lac Khövsgöl en Mongolie et les Grands Lacs africains. Les Grands Lacs d'Amérique du Nord, qui contiennent 21 % de l'eau douce mondiale en volume[3] - [4] - [5], sont l'exception. Ils sont situés dans une région hospitaliÚre, fortement peuplée. Le bassin des Grands Lacs abrite 33 millions de personnes[6]. Les villes canadiennes de Toronto, Hamilton, Ontario, St. Catharines, Niagara, Oshawa, Windsor et Barrie, et les villes américaines de Duluth, Milwaukee, Chicago, Gary, Détroit, Cleveland, Buffalo et Rochester, sont toutes situées sur rives des Grands Lacs.
Bien que le volume total des eaux souterraines soit connu pour ĂȘtre beaucoup plus important que celui des eaux de ruissellement, une grande partie de ces eaux souterraines est salĂ©e et devrait donc ĂȘtre classĂ©e avec lâeau salĂ©e ci-dessus. Il y a aussi beaucoup d'eau fossile dans les rĂ©gions arides qui n'a jamais Ă©tĂ© renouvelĂ©e depuis des milliers d'annĂ©es. Cela ne peut ĂȘtre considĂ©rĂ© comme une eau renouvelable.
Cependant, les eaux douces souterraines sont d'une grande valeur, en particulier dans les pays arides tels que l'Inde. Leur distribution est globalement similaire Ă celle des eaux de surface, mais elle est plus facile Ă stocker dans les climats chauds et secs, car les rĂ©servoirs dâeau souterraine sont beaucoup plus protĂ©gĂ©s de lâĂ©vaporation que ne le sont les barrages. Dans des pays tels que le YĂ©men, les eaux souterraines provenant de prĂ©cipitations irrĂ©guliĂšres pendant la saison des pluies constituent la principale source d'eau d'irrigation.
Ătant donnĂ© que la recharge des aquifĂšres est beaucoup plus difficile Ă mesurer que le ruissellement de surface, les eaux souterraines ne sont gĂ©nĂ©ralement pas utilisĂ©es dans les zones oĂč mĂȘme des niveaux d'eau de surface relativement limitĂ©s sont disponibles. MĂȘme aujourd'hui, les estimations de la recharge totale des eaux souterraines varient considĂ©rablement pour la mĂȘme rĂ©gion en fonction de la source d'information utilisĂ©e et des cas oĂč les eaux souterraines fossiles sont prĂ©levĂ©es au-delĂ du taux de recharge (y compris l'aquifĂšre Ogallala)[7]) sont trĂšs frĂ©quents et presque toujours pas sĂ©rieusement considĂ©rĂ©s lors de leurs premiers dĂ©veloppements.
Distribution d'eau salée et d'eau douce
Le volume total d'eau sur Terre est estimé à 1,386 milliard de km3 (333 millions de miles cubes), 97,5 % est de l'eau salée et 2,5 % de l'eau douce. Seulement 0,3 % de l'eau douce est sous forme liquide à la surface de la terre[8] - [9] - [10]. De plus, le manteau inférieur de l'intérieur de la terre peut contenir jusqu'à cinq fois plus d'eau que toutes les eaux de surface combinées (océans, lacs et riviÚres)[11].
Source d'eau | Volume d'eau (km3) |
% eau totale |
% eau salée |
% eau douce |
% eau douce de surface liquide |
---|---|---|---|---|---|
Océan mondial | 1 338 000 000 | 96,5 | 99,0 | ||
Océan Pacifique | 669 880 000 | 48.3 | 49,6 | ||
Océan Atlantique | 310 410 900 | 22,4 | 23,0 | ||
Océan Indien | 264 000 000 | 19,0 | 19,5 | ||
Océan Austral | 71 800 000 | 5,18 | 5,31 | ||
Océan Arctique | 18 750 000 | 1,35 | 1,39 | ||
Glace et neige | 24 364 000 | 1,76 | 69,6 | ||
Glacier | 24 064 000 | 1,74 | 68,7 | ||
Inlandsis de l'Antarctique | 21 600 000 | 1,56 | 61,7 | ||
Inlandsis du Groenland | 2 340 000 | 0,17 | 6,68 | ||
Ăles de l'ocĂ©an Arctique | 83 500 | 0,006 | 0,24 | ||
ChaĂźne de montagnes | 40 600 | 0,003 | 0,12 | ||
Glace au sol et pergélisol | 300 000 | 0,022 | 0,86 | ||
Eaux souterraines | 23 400 000 | 1,69 | |||
Eaux souterraines salines | 12 870 000 | 0,93 | 0,95 | ||
Eaux souterraines douces | 10 530 000 | 0,76 | 30,1 | ||
Humidité du sol | 16 500 | 0,0012 | 0,047 | ||
Lacs | 176 400 | 0,013 | |||
Lac salés | 85 400 | 0,0062 | 0,0063 | ||
Mer Caspienne | 78 200 | 0,0056 | 0,0058 | ||
Autres lacs salés | 7 200 | 0,00052 | 0,00053 | ||
Lacs d'eau douce | 91 000 | 0,0066 | 0,26 | 87,0 | |
Grands Lacs d'Afrique | 30 070 | 0,0022 | 0,086 | 28,8 | |
Lac BaĂŻkal | 23 615 | 0,0017 | 0,067 | 22,6 | |
Grands Lacs d'Amérique du Nord | 22 115 | 0,0016 | 0,063 | 21,1 | |
Autres lacs d'eau douce | 15 200 | 0,0011 | 0,043 | 14,5 | |
AtmosphĂšre terrestre | 12 900 | 0,00093 | 0,037 | ||
Marais | 11 470 | 0,00083 | 0,033 | 11,0 | |
RiviĂšres | 2 120 | 0,00015 | 0,0061 | 2,03 | |
Eau biologique | 1 120 | 0,000081 | 0,0032 |
Distribution d'eau de riviĂšre
Le volume total d'eau dans les riviÚres est estimé à 2 120 km3 (510 miles cubes), soit 2 % de l'eau douce de surface sur Terre[8]. Les riviÚres et les bassins sont souvent comparés non pas en fonction de leur volume statique, mais de leur écoulement d'eau ou de surface. La répartition des eaux de ruissellement sur la surface de la Terre est trÚs inégale.
Continent ou région | Ruissellement des riviÚres (km3/an) | Pourcentage du total mondial |
---|---|---|
Amérique du Nord | 7 800 | 17,9 |
Amérique du Sud | 12 000 | 27,6 |
Europe | 2 900 | 6,7 |
Moyen-Orient et Afrique du Nord | 140 | 0,3 |
Afrique subsaharienne | 4 000 | 9,2 |
Asie (hors Moyen-Orient) | 13 300 | 30,6 |
Australie | 440 | 1,0 |
Océanie | 6 500 | 14,9 |
Il peut y avoir d'Ă©normes variations dans ces rĂ©gions. Par exemple, un quart de l'approvisionnement en eau douce renouvelable limitĂ© Ă l'Australie se trouve dans la pĂ©ninsule du Cap York, presque inhabitĂ©e[12]. En outre, mĂȘme dans les continents bien arrosĂ©s, il existe des zones extrĂȘmement dĂ©pourvues d'eau, telles que le Texas en AmĂ©rique du Nord], dont lâapprovisionnement en eau renouvelable s'Ă©lĂšve Ă seulement 26 km3/an sur une superficie de 695 622 km2, ou l'Afrique du Sud, avec seulement 44 km3/an en 1 221 037 km2[12]. Les zones les plus concentrĂ©es en eau renouvelable sont :
- Les bassins de l'Amazone et de l'Orénoque (un total de 6 500 km3/an ou 15 % du ruissellement global)
- Bassin du Congo - 1 320 km3/an[13] ;
- Asie de l'Est
- Yangzi Jiang - 1 000 km3/an
- Asie du Sud et Asie du Sud-Est, avec un total de 8000 km3/an ou 18 % du ruissellement mondial
- Bassin du Brahmapoutre - 900 km3/an
- Bassin Irrawaddy - 500 km3/an
- Bassin du MĂ©kong - 450 km3/an
- Canada, avec plus de dix pour cent de l'eau des riviĂšres du monde et un grand nombre de lacs
- Sibérie
- Nouvelle-Guinée
Surface, volume et profondeur de l'océan mondial
Plan d'eau | RĂ©gion (106 km2) | Volume (106 km3) | Profondeur moyenne (m) |
---|---|---|---|
Océan Atlantique | 82,4 | 323,6 | 3 926 |
Océan Pacifique | 165,2 | 707,6 | 4 282 |
Océan Indien | 73,4 | 291,0 | 3 963 |
Tous les océans et les mers | 361 | 1 370 | 3 796 |
Variabilité de la disponibilité de l'eau
La variabilitĂ© de la disponibilitĂ© de l'eau est importante Ă la fois pour le fonctionnement des espĂšces aquatiques et pour les utilisations humaines de l'eau : une eau disponible uniquement sur quelques annĂ©es humides ne doit pas ĂȘtre considĂ©rĂ©e comme renouvelable. Ătant donnĂ© que la plupart des Ă©coulements mondiaux proviennent de zones Ă trĂšs faible variabilitĂ© climatique, le ruissellement global est gĂ©nĂ©ralement peu variable.
En effet, mĂȘme dans la plupart des zones arides, il y a peu de problĂšmes de variabilitĂ© du ruissellement car les sources dâeau les plus utilisables proviennent des rĂ©gions de haute montagne qui fournissent une fonte trĂšs fiable des glaciers comme principale source d'eau. Cela a aidĂ© historiquement le dĂ©veloppement de nombreuses grandes civilisations de lâhistoire ancienne, et permet encore aujourd'hui l'agriculture dans des zones productives telles que la VallĂ©e de San Joaquin.
Cependant, en Australie et en Afrique australe, lâhistoire est diffĂ©rente. Ici, la variabilitĂ© du ruissellement est beaucoup plus Ă©levĂ©e que dans les autres rĂ©gions continentales du monde avec des climats similaires[14]. Les climats typiquement tempĂ©rĂ©s (classification climatique de Köppen C) et arides (classification climatique de Köppen B) en Australie et en Afrique australe ont jusqu'Ă trois fois le coefficient de variation de ruissellement de ceux des autres rĂ©gions continentales[15]. La raison en est que, alors que tous les autres continents ont vu leurs sols largement façonnĂ©s par la glaciation et le façonnement des montagnes du Quaternaire, les sols dâAustralie et dâAfrique australe ont Ă©tĂ© largement altĂ©rĂ©s depuis au moins le CrĂ©tacĂ© infĂ©rieur et gĂ©nĂ©ralement depuis la pĂ©riode glaciaire du CarbonifĂšre. Par consĂ©quent, les niveaux de nutriments disponibles dans les sols australiens et sud-africains sont gĂ©nĂ©ralement moins Ă©levĂ©s que ceux des climats similaires des autres continents, et la flore native compense cela par des densitĂ©s dâenracinement beaucoup plus Ă©levĂ©es (ex. : racine protĂ©oĂŻde). Comme ces racines absorbent beaucoup dâeau, le ruissellement dans les riviĂšres typiques dâAustralie et dâAfrique du Sud ne se produit que pour des prĂ©cipitations d'environ 300 mm (12 pouces). Dans d'autres continents, le ruissellement se produira aprĂšs des pluies assez faibles dues aux faibles densitĂ©s d'enracinement.
Type de climat (Köppen[16]) | Pluviométrie annuelle (mm) | Ratio de ruissellement typique pour l'Australie et l'Afrique du Sud |
Ratio de ruissellement typique pour le reste du monde |
---|---|---|---|
BWh | 250 | 1 % (2,5 mm) | 10 % (25 mm) |
BSh (sur la frange Méditerranée) | 350 | 3 % (12 mm) | 20 % (80 mm) |
Csa | 500 | 5 % (25 mm) | 35 % (175 mm) |
Caf | 900 | 15 % (150 mm) | 45 % (400 mm) |
Cb | 1100 | 25 % (275 mm) | 70 % (770 mm) |
La consĂ©quence en est que de nombreuses riviĂšres en Australie et en Afrique australe (par rapport Ă un trĂšs faible nombre sur dâautres continents) sont thĂ©oriquement impossibles Ă rĂ©guler, parce que les taux d'Ă©vaporation des barrages, signifiant un stockage suffisamment grand pour rĂ©guler thĂ©oriquement la riviĂšre Ă un niveau donnĂ©, ne permettrait en fait d'allouer que trĂšs peu de tirant d'eau. Parmi ces riviĂšres, citons celles du Bassin du lac Eyre. MĂȘme pour les autres fleuves australiens, un stockage trois fois plus important est nĂ©cessaire pour fournir un tiers de lâoffre dâun climat comparable dans le sud-est de lâAmĂ©rique du Nord ou le sud de la Chine. Elle affecte Ă©galement la vie aquatique, favorisant fortement les espĂšces capables de se reproduire rapidement aprĂšs des crues Ă©levĂ©es, de sorte que certaines survivront Ă la prochaine sĂ©cheresse.
En revanche, les riviĂšres climatiques tropicales (classification climatique de Köppen A) en Australie et en Afrique australe ne prĂ©sentent pas de taux de ruissellement nettement infĂ©rieurs Ă ceux des climats similaires dans dâautres rĂ©gions du monde. Bien que les sols de l'Australie tropicale et de l'Afrique australe soient encore plus pauvres que ceux des rĂ©gions arides et tempĂ©rĂ©es de ces continents, la vĂ©gĂ©tation peut utiliser le phosphore ou le phosphate organique dissous dans l'eau de pluie comme source de nutriment. Dans les climats plus froids et plus secs, ces deux sources ont tendance Ă ĂȘtre pratiquement inutiles, ce qui explique pourquoi de tels moyens spĂ©cialisĂ©s sont nĂ©cessaires pour extraire le phosphore le plus minimal possible.
Il existe d'autres zones isolées de grande variabilité de ruissellement, mais celles-ci sont essentiellement dues à des précipitations irréguliÚres plutÎt qu'à des hydrologies différentes. Celles-ci incluents[15] :
- Asie du sud-ouest ;
- Nordeste au Brésil ;
- Grandes Plaines des Ătats-Unis.
L'eau dans le manteau de la terre
On estime que lâintĂ©rieur de la Terre [17] contient de 1,5 Ă 11 fois plus dâeau dans les ocĂ©ans, et certains scientifiques ont Ă©mis lâhypothĂšse que lâeau du manteau fait partie dâun «cycle de lâeau de la Terre entiĂšre»[18]. L'eau dans le manteau est dissoute dans divers minĂ©raux prĂšs de la zone de transition entre le manteau supĂ©rieur et infĂ©rieur de la Terre. Ă des tempĂ©ratures de 1 100 °C et des pressions extrĂȘmes retrouvĂ©es profondĂ©ment sous terre, l'eau se dĂ©compose en hydroxyles et en oxygĂšne[19]. L'existence de l'eau a Ă©tĂ© prĂ©dite expĂ©rimentalement en 2002[20], et des preuves directes de l'eau ont Ă©tĂ© trouvĂ©es en 2014 sur la base de tests sur un Ă©chantillon de ringwoodite[21]. Des preuves supplĂ©mentaires de grandes quantitĂ©s d'eau dans le manteau ont Ă©tĂ© trouvĂ©es dans les observations de la fusion dans la zone de transition du projet USArray[22]. L'eau liquide n'est pas prĂ©sente dans le ringwoodite, mais les composants de l'eau (hydrogĂšne et oxygĂšne) sont retenus comme ions hydroxyde.
Voir aussi
Références
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