L'eau : quelques données utiles pour l'enseignement scientifique en 1ère
SOMMAIRE |
|
|
2. Les différents réservoirs d'eau sur Terre 3. La répartition de l'eau douce sur Terre - à l'échelle mondiale - en France |
4. Quelques mots sur les eaux souterraines 5. L'eau douce, une ressource fragile - Des niveaux de dépendance variable face aux ressources en eau - Faire face au stress hydrique : Désalinisation - Traitement et réutilisation des eaux usées - Agriculture |
| hèmatiques - Commentaires | Ressources proposées |
|---|---|
1 - L'origine de l'eau sur Terre |
|
|
Il est désormais admis par tous que l'eau a une origine extra-terrestre, apportée par les météorites. Cependant, les dernières études montrent qu'il ne faut pas négliger une origine interne. |
• CNRS-Images (4'37) • Le Monde - UniversciencesTV (3'26) • L'edito-carré - France Inter (2'52) |
2 - Les différents réservoirs de l'eau sur Terre |
|
|
L’eau recouvre 71 % des 510 millions de km² de la surface du globe. On estime son volume à environ 1,4 milliard de km3. Ce qui représente un cube de plus de 1 000 km de côté. Ce volume d’eau reste stable à travers les âges. L’eau présente sur Terre est à 97,2 % salée. Cette eau salée se retrouve dans les océans, les mers intérieures, mais aussi dans certaines nappes souterraines. L’eau douce représente 2,8 % de l’eau totale du globe. Au final, il faut donc retenir que l'eau douce disponible représente environ 0,7 % du volume total d'eau présent sur Terre.
|
|
3 - La répartition de l'eau douce sur Terre |
|
A l'échelle mondiale :
Ressource vitale pour l'humanité, l'eau douce est très inégalement répartie sur Terre. Étant donné que les ressources hydriques dépendent en grande partie du climat et du volume de précipitations, les pays suffisamment vastes qui disposent d'un climat tempéré ou tropical humide sont naturellement avantagés. Ainsi, dix pays se partagent 62 % des réserves d'eau douce renouvelables de la planète. À l'autre extrémité de l'échelle, un certain nombre de territoires disposent de ressources en eau douce renouvelables extrêmement faibles, voire quasi nulles. C'est le cas notamment des États de la péninsule arabique, d'Israël, de la Jordanie, de la Libye, de Malte, de Chypre ou encore de Singapour. ♦ Carte interactive des données de la FAO (en anglais) : Données assez récentes (2018) sur l'eau, disponibles à l'échelle mondiale. ♦ Données exportables de la FAO (format Excel)(en anglais) : Choix par état, par régions du monde - Choix des années de 1964 à 2020 ♦ "Profils de pays" de la FAO (en français) : 1 fiche pour 147 pays renseignant les ressources en eau renouvelables, les prélèvements par secteur, par source, etc. (données variant de 2008 à 2016 selon les états) ♦ Carte interactive de World Resources Institutes : de nombreuses données sur l'eau, à l'échelle mondiale, sont affichables et téléchargeables.
♦ Des ressources dans le site Eduterre
En France :♦ "La fiche pays" de la FAO |
• AquaStat (carte interactive)
• Aquastat (Banque de données)
• Disponibilités et prélèvements d'eau douce dans le monde
|
4 - Quelques mots sur les eaux souterraines |
|
|
• Qu'est-ce qu'un aquifère ? • Le cycle de l'eau souterraine
• Etat du niveau des nappes d'eau souterraines : un relevé mois, sous forme de carte depuis le 01 janvier 2018. - 1er septembre 2023 - - 1er avril 2024 - Cliquer sur les images pour les agrandir • Relevés piézométriques à travers toute la France (relevés historiques, données en temps réel) |
• Vidéo BRGM : "A la découverte des nappes d'eau souterraine de la Région Centre-Val de Loire" • Vidéo BRGM : "Le cycle de l'eau souterraine" • Quiz sur les nappes phréatiques (BRGM - Fête de la science 2020)
• Site BRGM : "Etat des nappes d'eau souterraines" • Animation BRGM : Evolution de l'état des nappes souterraines du 01.01.2023 au 01.06.2024
|
5 - L'eau douce, une ressource fragile |
|
Des niveaux de dépendance variables face aux ressources en eauOn distingue trois niveaux de dépendances :
Les ressources sont intérieures à 1000 m3 par habitant par an. Les pays arabes font face à une pénurie. L’Egypte et la Libye se trouvent dans une situation extrême avec moins de 500 m3 par personne et par an.
Les ressources sont comprises entre 1000 et 1500 m3 par habitant par an.
Les ressources sont comprises entre 1500 et 2500 m3 par habitant et par an.   
Cliquer sur les images pour les agrandir Source : https://www.wri.org
Les principales causes du stress hydrique :
Les conséquences :
Aujourd'hui, il est estimé que plus de 2 milliards de personnes sont confrontées chaque année au stress hydrique, lorsque les ressources en eau douce deviennent insuffisantes pour répondre aux besoins. Les projections pour 2050 du World Resources Institute (basées sue le scénario climatique "Business as usual" de +2,8°C à 4,6°C d'ici 2100), la raréfaction des ressources hydriques va s'aggraver en raison de l'évolution du climat mais aussi de la croissance démographique et du développement de l'urbanisation. Selon ces prévisions, 51 pays seront confrontés à des niveaux de stress hydrique "extrêmement élevés" ou "élevés" à l'horizon 2050 dont 9 en Europe. Quant à la France, elle devrait présenter un niveau de stress hydrique "moyen à élevé" à l'échelle nationale mais certaines régions du Sud seront davantage menacées avec un niveau "élevé" à "extrêmement élevé".
|
|
Faire face au stress hydriqueAujourd’hui, un tiers des habitants de notre planète n’a pas accès à l’eau potable et les projections montrent que d’ici 2050, plus de la moitié de la population vivra en situation de stress hydrique. La rareté de l’eau en termes d’approvisionnement en eau potable, n’est plus seulement le problème des pays en développement ou de certaines régions arides, mais un véritable enjeu planétaire. A l'heure actuelle, le dessalement de l'eau de mer et la réutilisation des eaux usées sont deux alternatives envisagées pour prévenir les pénuries d’eau et accéder à des sources d’eau non conventionnelles. • La désalinisation : sachant que plus de 200 millions de personnes habitent au bord des côtes, l’extraction du sel de l’eau des mers et des océans est une solution intéressante pour produire de l’eau douce sans surexploiter les nappes souterraines. Le dessalement de l’eau de mer est principalement utilisé pour produire de l’eau douce potable, et aujourd’hui, plus d’un demi-milliard de personnes reçoivent leur eau potable quotidienne par le biais du dessalement, notamment au Moyen-Orient, en Chine et en Inde, car la réglementation l’autorise. En revanche, en Europe, la législation n’autorisent pas la réutilisation directe en eau potable, car elles ne sont pas encore convaincues de son innocuité. L’eau réutilisée est donc principalement utilisée pour l’irrigation des paysages et les utilisations urbaines ou industrielles. Cependant, cette solution est controversée car l'impact environnemental n'est pas neutre : Le dessalement est de plus en plus perçu comme trop énergivore et son impact environnemental peut être discuté. En effet, pour séparer l’eau et le sel, la consommation d’énergie est importante. De plus, le sous-produit généré par le processus est la saumure (de l’eau ultra-salée), et cette dernière est produite en grande quantité, car le processus offre un rendement de 50 %, ce qui signifie que 1000 litres d’eau de mer produiront 500 litres d’eau propre et 500 litres de saumure. Cette saumure est quant à elle rejetée dans l’océan et pourrait, en grande quantité, endommager l’écosystème marin. • Le traitement et la réutilisation des eaux usées constituent levier essentiel pour satisfaire les demandes en eau pour des usages domestiques (arrosage des espaces verts, nettoyage des espaces publics…), agricoles (irrigation) et industriels (alimentation des systèmes de climatisation et de refroidissement). Cependant, cette solution souffre encore d'un manque d'acceptation sociale. Cette réserve ralentit le développement de cette alternative, même si des dizaines d’installations produisent déjà une eau potable de haute qualité tout en respectant des normes sanitaires très élevées. Par exemple, l’usine de Goreangab en Namibie, ouverte depuis 1968 enregistre une capacité totale de 7,5 millilitres d’eau par jour depuis 1997, elle est donc un exemple de réutilisation directe de l’eau potable à long terme et à grande échelle. • Autre solution... que chacun prenne conscience de son "empreinte eau" : L’empreinte eau représente la quantité d’eau qui a été réellement utilisée dans la fabrication d’un bien ou d’un service. On l’appelle aussi "eau virtuelle". Elle comprend l’eau utilisée pour l’extraction des matières premières, mais aussi pour le transport, la fabrication, la manutention, etc.
Source : SUEZ - Cliquer sur les images pour les agrandir - Source : Our World in Data |
• Les normes de potabilité de l'eau dans l'Union européenne. • "Disponibilité et Prélèvements d'eau douce dans le monde"
• "La planète bleue a soif" : La Grande rivière artificelle de Libye - La désalinisation de l'eau de mer. • "La désalinisation dans le monde" • "Dessalement : La mer à boire" (Vidéo : ElementTerre - France 24)
• "Réutilisation des eaux usées traitées : un formidable procédé d'économie circulaire" • "Pourquoi la station d'épuration des eaux usées de Namibie datant des années 1960 est une lueur d'espoir.." (Article Nature.com - 08.12.2023)
• "Comment améliorer l'empreinte eau ?"
|
|
• Concernant l'agriculture : L’eau est un intrant clé de la production agricole et selon les cultures, les besoins en eau pour une croissance optimale sont différents. De plus, l’agriculture joue un rôle essentiel dans l’équation, puisqu’elle est responsable d’environ 70% des prélèvements d’eau douce.
Cliquer sur les images pour les agrandir- Source : Our World in Data En cas de pénurie d’eau, il y a moins d’eau à consacrer à la production agricole, donc moins de nourriture disponible, ce qui menace la sécurité alimentaire et la nutrition. Sachant que la population mondiale atteindra environ 9 milliards d’habitants en 2050, la pénurie d’eau représente à l’évidence une réelle menace pour la sécurité alimentaire, car il faudra produire davantage de nourriture avec des ressources en eau limitées. On considère que l'agriculture dispose de 5 leviers pour faire face au stress hydrique. 1) La sélection des variétés et des espèces cultivées : Tous les végétaux ne sont pas égaux face au stress hydrique. En fait, les plantes ont développé plusieurs stratégies pour survivre au manque d’eau. Parmi elles, - L'évitement : la plante réalise son cycle de développement en dehors des périodes de sécheresse - L'esquive : la plante développe son système racinaire ou réduit sa transpiration en refermant une partie de ses stomates. Certains agriculteurs ont, par exemple, fait le choix d’implanter davantage de luzerne (Medicago sativa), une plante méditerranéenne qui utilise la stratégie de l’esquive. Ses racines peuvent se développer jusqu’à 4 mètres de profondeur pour puiser l’eau. - La tolérance :Certaines plantes sont naturellement résistantes au stress hydrique et parviennent à préserver leur surface foliaire, même lorsque l’eau se fait rare. C'est ainsi que la culture du sorgho, en France, peut être envisagée pour remplacer celle du maïs. Originaire d’Afrique, le sorgho tolère mieux la chaleur et les épisodes de sècheresse grâce à son système racinaire profond, sa capacité à garder ses feuilles vertes pour la photosynthèse durant tout son cycle et la résistance de son appareil reproducteur aux fortes températures. Une partie du travail des instituts de recherche agronomique consiste donc à identifier les espèces et les variétés les mieux à même de résister au stress hydrique. |
|
|
2) Les leviers agronomiques : Plusieurs "bonnes pratiques" permettent de réduire la sensibilité des végétaux au stress hydrique, et de conserver l’eau dans les sols. - Les dates de semis : c’est souvent durant la phase de floraison que les cultures sont le plus sensibles au manque d’eau. Et tout stress hydrique prolongé durant cette période risque d’avoir un impact fort sur le nombre de grains. Par contraste, un stress tardif n’impactera que le remplissage des graines, et sera donc moins préjudiciable. Alors pour éviter d’exposer que la période de floraison ne se déroule pendant l’été, lorsque le risque de stress hydrique est élevé, de nombreux agriculteurs font le choix d’avancer leurs dates de semis. Ces semis précoces sont un levier agronomique simple et efficace pour lutter contre le stress hydrique, comme l’a prouvé un essai réalisé en Moselle (57) par Terres Inovia : un premier semis a été réalisé le 25 février. Le second semis, effectué un mois plus tard, a généré 6 à 10 q/ha de rendement en moins. - Le désherbage pour éviter que les adventices entrent en concurrence pour la ressource en eau. - Les rotations culturales : diversifier les cultures pour optimiser les capacités de rétention des sols. 3) Optimiser l'irrigation : L'agriculteur peut utiliser des sondes de "pilotage" de l'irrigation. Concrêtement, des capteurs sont installés au plus près des cultures et mesure la disponibilité en eau des sols en temps réel. Les données sont ensuite transférées vers un ordinateur ou un smartphone. L'agriculteur peut alors faire le choix ou non de mettre en route un système d'irrigation de sa parcelle. |
Ces sondes peuvent soit mesurer la teneur en eau volumique (part d'eau contenue dans un volume donné) et la valeur sera traduite en % d'humidité du sol, soit le potentiel hydrique matriciel (force que doivent exercer les racines pour extraire l'eau du sol), plus la valeur est élevée, plus la tension est forte et moins il y a d'eau disponible pour les plantes. |
|
4) Des outils d'aide à la décision sont capables de modéliser les besoins en eau d'une culture en fonction de paramètres tels que la pluviométrie, l'évapotranspiration, le stade de la culture, la réserve utile (quantité d'eau du sol réellement disponible pour la plante), etc. L'équipe franco-marocaine du CESBIO située à Marrakech, traite les images satellites pour améliorer l'irrigation des cultures et optimiser l'utilisation des ressources en eau en milieu semi-aride.... voir la vidéo de présentation. 5) Les biostimulants : pour lutter contre les stress abiotiques (gel, vent, sécheresse), de plus en plus d'agriculteurs s'intéressent à ces molécules, issus de composés naturels qui stimulent le développement des plantes, même en conditions difficiles. Une molécule, en particulier, a permis d’obtenir de premiers résultats encourageants contre le stress hydrique. Il s’agit des phytostérols, une substance qui prépare la plante au manque d’eau. Elle provoque notamment le resserrement des stomates, et stimule la croissance des racines. Et dans les pays en voie de développement ?... ... Un excellent article du CIRAD : "Face à la sécheresse, quel avenir pour l'agricuture et l'élevage ?" (08.09.2022) |
|
DES CONFLITS D'USAGELes conflits autour de l’eau ont toujours existé. Dans les années -720 avant l’ère chrétienne, le roi assyrien Sargon II envoyait déjà ses troupes du génie démolir barrages et canaux d’irrigation pour inonder ou assoiffer ses ennemis dans le nord de l’actuel Irak… Le dernier fait enregistré dans le cadre d'un conflit entre 2 états : après l’invasion de l’Ukraine, le 24 février 2022, les troupes russes ont fait sauter le barrage de Kherson, sur le Dniepr, qui limitait l’approvisionnement en eau de la Crimée, russe depuis 2014. Cependant, les conflits d'usage sur l'eau peuvent prendre des formes très différentes, mais apparaissent en raison de la concurrence sur une même masse d'eau. Ce peut être, par exemple, une commune qui prélève de l’eau pour l’alimentation en eau potable de ses habitants et une papeterie qui fait de même pour son processus industriel ou d’une industrie qui rejette des eaux polluées dans une rivière où une association de pêcheurs pratique son activité. En France, des conflits d’usage importants commencent à voir le jour. Dans le secteur agricole, les méga-bassines concentrent les critiques. Mais le secteur touristique est de plus en plus visé. Côté montagne, la neige venant à manquer, les canons à neige et retenues collinaires sont en effet mobilisés. Dans les Alpes, on prélève ainsi entre 20 et 25 millions de m3 chaque année pour l’enneigement artificiel. C’est l’équivalent de la demande en eau potable de la métropole de Dijon. Côté littoral, la vague de touristes qui afflue sur les côtes en été déstabilise l’approvisionnement en eau en créant des pics de consommation d’eau. D'une manière générale, l'accroissement de la population mondiale et les besoins conséquents en eau (notamment pour l'irrigation) aggravent des tensions préexistantes entre États, comme les cas du partage du bassin du Tigre et de l'Euphrate, du bassin du Nil ou du bassin du Jourdain, pour les plus connus. Exemple : Un conflit d'usage entre le Mexique et les Etats-Unis Le Rio Grande/Rio Bravo prend sa source dans les montagnes Rocheuses du Colorado et coule jusqu'à El Paso (Texas), où il forme la frontière naturelle entre les États-Unis et le Mexique. Bien que le débit naturel du fleuve soit faible, le développement de l'irrigation dans le versant purement états-unien est le principal facteur qui explique un débit extrêmement faible lorsqu'il arrive à la frontière mexicaine, et ce jusqu'à ce que les apports du Rio Conchos rechargent le fleuve. Un traité signé en 1944 entre les deux pays impose la gestion collective du fleuve pour sa partie commune. Selon cet accord, un tiers des écoulements des 6 affluents mexicains doit être réservé pour les États-Unis (avec un minimum de 431,7 M. de m3/an en moyenne, par cycle de 5 ans), alors que ces derniers gardent la totalité des eaux de leurs propres affluents. En raison de l’évolution des usages dans le bassin versant depuis 1944 (forte augmentation de la population urbaine du versant mexicain, augmentation des prélèvements états-uniens), le respect du traité par le Mexique devient de plus en plus difficile. La sécheresse qui s'est installée dans la région depuis 1992 a aggravé cette situation et le Mexique n'a pas respecté les quotas imposés pendant deux cycles consécutifs (1992-1997 et 1997-2002). Les États-Unis ont réclamé leur dû en 2001, mais après que les paysans mexicains eurent réalisé leur semis. N'ayant pas pu irriguer par la suite, les pertes (semis et récoltes) ont été colossales. La question du partage de l'eau est donc revenue au premier plan dans les relations bilatérales entre les États-Unis et le Mexique. La situation en 2020 : Le Texas n’a reçu que la moitié du volume d'eau prévu dans l’accord et les producteurs texans de canne à sucre sont furieux. Certaines exploitations ont déjà fait faillite, d’autres estiment qu’ils n’auront pas assez d’eau pour lancer leur prochaine récolte. Leur premier réflexe a été d’accuser leurs voisins mexicains qui ne respectent pas leurs engagements. De leur côté, les fermiers mexicains protestent contre la dette hydrique de leur pays entre les E.U et ont pris le contrôle d'un barrage de la Boquilla, situé sur la rivière Conchos, affluent majeur du Rio Grande. Cette occupation visait à empêcher la livraison d’eau due par le Mexique aux Etats-Unis, comme prévu par les traités. La querelle est en train de virer à la crise diplomatique... À l’occasion de la Journée mondiale de l’eau, en 2023, le quotidien Ouest-France a proposé un récapitulatif des principales tensions depuis 2000 sous forme d’infographie animée. |
• "Le Nil, une ressource partagée"
Conflit transfrontalier sur les eaux du Rio Grande/Rio Bravo. Source I. Calvo-Mendieta
|
|
Pour conclure et résumer : une infographie animée de l'ADEME |
|
Quelques sites très riches en informations :
- Le centre d'information sur l'eau
- Eau France
- Our World in Data : De nombreuses cartes interactives qui permettent de visualiser l'évolution de données sur plusieurs décennies.
- World Resources Institute (WRI)