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Une étude publiée dans Science par des chercheurs de l’Université du Massachusetts à Amherst et de l’Université de Cincinnati a cartographié pour la première fois 35 ans de changements fluviaux à l’échelle mondiale.
Les travaux ont révélé que 44 % des plus grandes rivières en aval ont connu une diminution de la quantité d’eau qui les traverse chaque année, tandis que 17 % des plus petites rivières en amont ont connu une augmentation. Ces changements ont des répercussions sur les inondations, la perturbation des écosystèmes, l’interférence du développement hydroélectrique et l’insuffisance des approvisionnements en eau douce.
Les tentatives précédentes de quantifier les changements dans les rivières au fil du temps n’ont porté que sur des tronçons spécifiques de l’exutoire ou une partie arrière du bassin d’une rivière, explique Dongmei Feng, auteur principal, professeur adjoint à l’Université de Cincinnati et ancien professeur adjoint de recherche dans le laboratoire de Fluvial@UMass dirigé par le co-auteur de l’article, Colin Gleason, professeur de développement professionnel Armstrong en génie civil et environnemental à UMass Amherst.
« Mais comme nous le savons, les rivières ne sont pas isolées », dit-elle. « Donc, même si nous sommes intéressés par un seul endroit, nous devons réfléchir à la façon dont il est impacté à la fois en amont et en aval. Nous considérons le système fluvial comme un système global, organiquement connecté. Ce qu’il faut retenir de cet article, c’est que les rivières réagissent différemment aux facteurs – le changement climatique ou la régulation humaine – [et] nous fournissons les détails les plus fins de ces réponses.
Le débit d’une rivière, également connu sous le nom de débit, décrit la quantité d’eau qui s’écoule dans une rivière, mesurée en mètres cubes par seconde ou en gallons par jour.
Actuellement, le débit est mesuré en faisant glisser manuellement un outil (appelé profileur de courant acoustique Doppler) sur la surface d’une rivière, puis en le combinant avec une autre mesure automatique de la profondeur de la rivière pour calculer le débit au fil du temps. Étant donné que cette approche ne mesure le débit qu’à un endroit précis, à un moment précis, les données sur les débits sont extrêmement limitées.« Il y a environ 10 à 15 000 tranches infiniment petites dans le monde où nous connaissons le débit des rivières – c’est tout – sur des millions et des millions de kilomètres de rivières », explique Gleason.
Feng et Gleason ont donc développé une nouvelle approche utilisant des données satellitaires et la modélisation informatique pour capturer ce débit sur 3 millions de cours d’eau dans le monde. « C’est chaque rivière, chaque jour, partout, sur une période de 35 ans », dit Gleason.
« Certains d’entre eux changent de 5 à 10 % par an. C’est un changement rapide, très rapide. Nous n’avions aucune idée de ce qu’étaient ces débits ou de la façon dont ils changeaient – quelles rivières ne sont plus comme elles étaient – maintenant nous le savons.
Les diminutions significatives observées dans les rivières en aval signifient qu’il y a moins d’eau douce disponible sur la plus grande partie de nombreux cours d’eau dans le monde. Cela a des impacts significatifs sur l’eau potable et l’irrigation.
« Les communautés qui utilisent l’eau des rivières pour l’irrigation et l’eau potable, si ce chiffre baisse, alors y a-t-il une utilisation durable ? », explique M. Gleason. « Pouvez-vous développer votre ville ? Pouvez-vous développer votre ville ? Pouvez-vous augmenter votre nombre d’acres en production ? La rivière peut-elle le soutenir ? Nous ne savons pas exactement pourquoi [cela se produit], mais nous savons que c’est ce que cela pourrait signifier.
La diminution du débit signifie également que la rivière a moins de puissance pour déplacer la terre et les petites roches dans le lit de la rivière. Le mouvement de ces sédiments vers l’aval crée des deltas et constitue un processus important pour contrer la montée des eaux, de sorte que cette perte de puissance est préjudiciable aux deltas, en particulier à la lumière de la construction de barrages modernes limitant la quantité de sédiments disponibles pour être déplacés.
Les petites rivières en amont (généralement plus proches des montagnes) montrent une tendance inverse : 17 % connaissent une augmentation du débit. (Bien que, souligne Gleason, ce n’est pas uniforme, puisque 10 % sont en baisse.) Cette augmentation du volume de ces petites rivières peut avoir de grands impacts sur les communautés environnantes. Les chercheurs ont constaté une augmentation de 42 % des grandes inondations de ces petits cours d’eau. Gleason cite en exemple ceux qui se sont produits dans le Vermont au cours des derniers étés.
« Les inondations sont désastreuses pour les humains, mais pour les espèces en amont, elles peuvent être avantageuses », ajoute Feng. Les inondations fournissent des nutriments importants et un moyen de déplacement pour les poissons migrateurs.« Les populations locales [près de l’ouest de l’Amazone], par exemple, ont signalé que la migration des poissons a augmenté dans cette région parce que les inondations sont plus fréquentes, ce qui signifie que le débit élevé requis pour la migration des poissons est plus fréquent. »
Cette augmentation du débit en amont peut également perturber de manière inattendue les plans hydroélectriques, en particulier en Asie de haute montagne pour des endroits comme le Népal et le Bhoutan.« L’augmentation du débit du chenal de la rivière signifie que la puissance d’érosion est beaucoup plus importante qu’auparavant et qu’elle transporte plus de sédiments en aval », explique Feng. Cela devient un problème pour les pays qui cherchent à développer davantage d’énergie propre, car ces sédiments peuvent obstruer les centrales hydroélectriques.
Bien que l’article ne puisse pas quantifier la cause et l’effet exacts, les chercheurs savent que les facteurs généraux de ces changements sont en grande partie le changement climatique et l’activité humaine.« Les régions fluviales en amont ont généralement une augmentation des précipitations », explique Feng. « Et la fonte des neiges en haute altitude, qui est généralement froide, est probablement plus sensible au changement climatique, de sorte que la fonte des neiges a augmenté dans ces régions. » L’activité humaine comprend l’approvisionnement en eau des rivières pour la boisson, l’agriculture ou le déversement d’eaux usées.
Et Gleason ajoute que cet article est une étape importante : « Si vous ne savez pas ce que c’est, vous ne pouvez pas comprendre pourquoi. Les gens qui vivent le long de ces rivières, bien sûr, savent qu’il y a des problèmes, mais si vous êtes un analyste politique et que vous essayez de déterminer le meilleur emplacement pour une nouvelle centrale hydroélectrique parmi 100 candidats, il est difficile de mesurer avec précision 100 rivières différentes.
