Comment Le Changement Climatique Impacte Notre Eau

Cet article a été écrit dans le cadre de la Semaine du Climat à New York et de l’Année de l’eau de l’Université Columbia.

Le changement climatique a un impact complexe sur l’eau dans le monde. Considérons un diagramme du cycle de l’eau, comme celui ci-dessous; le réchauffement climatique modifie presque toutes les étapes du diagramme. Ces changements exerceront une pression sur les approvisionnements en eau potable, la production alimentaire, la valeur des propriétés, etc., aux États-Unis et partout dans le monde.

En fait, « la plupart des impacts du changement climatique se résument à l’eau », explique Upmanu Lall, directeur du Columbia Water Center. Lorsque les gens parlent du changement climatique affectant la production agricole, de l’élévation du niveau de la mer, des feux de forêt et des conditions météorologiques extrêmes, « ils sont tous essentiellement une histoire d’eau », explique Lall.

Évaporation

L’air chaud peut contenir plus d’humidité que l’air frais. En conséquence, dans un monde plus chaud, l’air aspirera plus d’eau des océans, des lacs, du sol et des plantes. Les conditions plus sèches que cet air laisse derrière lui pourraient nuire à l’approvisionnement en eau potable et à l’agriculture.

D’un autre côté, l’air plus chaud et plus humide pourrait également mettre en danger des vies humaines. Une étude de l’Observatoire de la Terre de Lamont-Doherty de l’Université Columbia a révélé qu’une humidité plus élevée rendrait les températures plus élevées futures insupportables à certains endroits, en bloquant les effets de refroidissement de notre sueur.

Précipitations

Lorsque tout cet air très chaud et très humide se refroidit, il laisse tomber de la pluie ou de la neige au sol. Ainsi, un monde plus chaud signifie que nous sommes frappés par des pluies plus abondantes et des tempêtes de neige. Le nord-est des États-Unis connaît jusqu’à présent la plus forte augmentation de l’intensité et de la fréquence des épisodes de fortes précipitations. Et dans le centre des États-Unis, les grappes d’orages sont de plus en plus fréquentes et tombent plus de précipitations depuis 1979.

En modifiant les températures de l’air et les schémas de circulation, le changement climatique changera également là où les précipitations tombent. Certaines régions — telles que l’Ouest américain, le Sud-ouest et le Sud-est – devraient devenir plus sèches. Pendant ce temps, le nord des États-Unis et le Midwest devraient devenir plus humides. Ces projections de précipitations deviennent déjà réalité.

Le Sud-Ouest, le sud des Grandes Plaines et le Sud-Est devraient connaître des sécheresses plus intenses et prolongées, selon l’Évaluation nationale du climat. Et la majeure partie du reste du pays risque également de connaître des sécheresses à court terme plus graves. Des chercheurs de l’Institut de la Terre ont découvert que le changement climatique avait peut-être déjà exacerbé les sécheresses passées et présentes et que des conditions plus sèches aggravaient les incendies de forêt.

« Le scénario de sécheresse pourrait être atténué en ayant plus de stockage d’eau dans les barrages, sur lesquels personne ne travaille », a souligné Lall, « ou dans les eaux souterraines, ce qui est discuté dans certains endroits mais n’est pas si facile à faire pour de grandes quantités d’eau. »

Les changements dans les régimes de précipitations mettront au défi de nombreux agriculteurs, ainsi que les écosystèmes naturels. Des scientifiques de l’Institut international de recherche sur le climat et la société de l’Université Columbia créent des outils et des stratégies pour aider les agriculteurs à s’adapter à ces défis. Les écosystèmes naturels, cependant, peuvent ne pas être en mesure de s’adapter aussi rapidement.

Ruissellement de surface et écoulement des cours d’eau

Les rafales de précipitations plus lourdes causées par un air plus chaud et plus humide peuvent entraîner des inondations, ce qui peut bien sûr mettre en danger des vies humaines, endommager des maisons, tuer des cultures et nuire à l’économie.

L’initiative américaine pour l’eau du Columbia Water Center s’efforce d’identifier les causes spécifiques des inondations catastrophiques, afin de les prédire plus précisément, pour sauver des vies et des biens. Le projet a également fait des projections sur l’évolution des inondations à mesure que le monde continue de se réchauffer. « Du côté de l’action, nous avons examiné quelles structures comme les barrages et les digues devaient être rénovées et quels changements de zonage devaient être effectués pour que les gens soient hors de danger? » dit Lall.

Des tempêtes de pluie plus fortes augmenteront également le ruissellement de surface — l’eau qui coule sur le sol après une tempête. Cette eau en mouvement peut dépouiller les nutriments du sol et ramasser les polluants, la saleté et d’autres indésirables, en les jetant dans les plans d’eau voisins. Ces contaminants peuvent salir nos réserves d’eau et rendre plus coûteux le nettoyage de l’eau selon les normes de consommation. L’Évaluation nationale du climat révèle que la qualité de l’eau diminue déjà dans de nombreuses régions des États-Unis, « en particulier en raison de l’augmentation des concentrations de sédiments et de contaminants après de fortes averses. »

De plus, comme les eaux de ruissellement déversent des sédiments et d’autres contaminants dans les lacs et les cours d’eau, elles pourraient nuire aux poissons et à d’autres espèces sauvages. Le ruissellement des engrais peut provoquer des proliférations d’algues qui finissent par étouffer les bestioles aquatiques et causer un gâchis puant. Le problème est aggravé par le réchauffement de l’eau, qui ne peut pas contenir autant d’oxygène dissous dont les poissons ont besoin pour survivre. Ces conditions pourraient nuire à la pêche et rendre les conditions désagréables pour les gens qui aiment utiliser les lacs et les cours d’eau pour la pêche, la baignade et d’autres activités récréatives.

Des chercheurs du Earth Institute de l’Université de Columbia constatent que les infrastructures vertes, telles que les parcs, les zones humides et d’autres espaces verts, peuvent aider à absorber les eaux de ruissellement et à filtrer ses contaminants. Ceux-ci fonctionnent à petite échelle avec les tempêtes quotidiennes, bien que Lall note qu’ils ne sont pas d’une grande aide en matière d’inondations.

Océans

Des températures plus chaudes et une acidité croissante rendent la vie difficile aux créatures marines. Ces changements transforment les chaînes alimentaires de bas en haut. De plus, de nombreux poissons se déplacent vers les pôles à la recherche d’eaux plus fraîches, ce qui a des implications pour l’industrie de la pêche et les personnes qui aiment manger du poisson.

Les changements de température peuvent également modifier les principaux courants océaniques. Parce que les températures des océans déterminent les modèles de circulation atmosphérique, cela pourrait changer les modèles météorologiques partout dans le monde. Le climatologue Richard Seager de l’Observatoire de la Terre de Lamont-Doherty en Colombie a découvert que des températures plus élevées à la surface des océans pourraient rendre les précipitations plus variables, et donc moins prévisibles, d’une année à l’autre.

Et bien sûr, à mesure que les calottes glaciaires et les glaciers au sommet des montagnes fondent, ils déversent de l’eau supplémentaire dans les océans; l’élévation du niveau de la mer qui en résulte met en péril les propriétés côtières du monde entier.

Manteau neigeux

Habituellement, lorsque le manteau neigeux d’hiver fond au printemps, il ajoute lentement de l’eau douce aux rivières et aux ruisseaux et aide à reconstituer les réserves d’eau potable.

Cependant, à mesure que l’air se réchauffe, de nombreuses régions reçoivent davantage de précipitations sous forme de pluie que de neige. Cela signifie que moins d’eau est stockée pour plus tard sous forme de manteau neigeux. De plus, la pluie accélère en fait la fonte de la neige qui est déjà au sol.

Le manque de manteau neigeux peut entraîner des conditions plus sèches plus tard dans l’année, ce qui peut être une mauvaise nouvelle pour les régions qui dépendent de la fonte des neiges pour remplir leurs réserves d’eau potable. En Californie, par exemple, la diminution du manteau neigeux a contribué à la sécheresse à long terme et aux pénuries d’eau. Dans le même temps, à mesure que les pluies s’accélèrent plutôt que de fondre lentement à cause de la neige, la capacité de la Californie à contrôler les inondations diminue.

Les changements dans le manteau neigeux peuvent également avoir un impact négatif sur la faune et les revenus tirés du ski et du tourisme hivernal.

Nuages

Une étude réalisée l’année dernière par l’Observatoire de la Terre de Lamont-Doherty a révélé que la chaleur estivale croissante chassait les nuages matinaux de Californie. Ce manque de nuages permet à plus de lumière solaire de frapper le sol, augmentant encore les températures, exacerbant le dessèchement et le risque d’incendies de forêt.

Changements de la demande en eau

En plus de modifier le cycle de l’eau, le changement climatique pourrait changer la façon dont nous utilisons l’eau et la quantité dont nous avons besoin. Des températures et des taux d’évaporation plus élevés pourraient augmenter la demande d’eau dans de nombreuses régions.

Stress hydrique

Ces changements dans l’approvisionnement, la demande et la qualité de l’eau vont « exacerber notre problème actuel », explique Lall, « c’est que nous avons des infrastructures d’eau vieillissantes à travers le pays qui sont en panne, et nous n’avons tout simplement pas la capacité de faire face aux variations historiques, encore moins à ce que les gens projettent pour l’avenir. »

Le changement climatique rendra les pénuries d’eau plus probables dans certaines parties des États-Unis, en particulier dans le sud des États-Unis et dans les îles des Caraïbes et du Pacifique.

Environ 1.6 millions d’Américains n’ont déjà pas un accès régulier à l’eau potable. Une étude de l’Université d’État du Michigan a révélé qu’en raison du changement climatique, du vieillissement des infrastructures et d’autres facteurs, jusqu’à 40,9 millions de ménages américains pourraient ne pas être en mesure de s’offrir des services d’eau et d’assainissement en 2022.

Une étude récente de Harvard prévoit que d’ici 2071, près de la moitié des 204 bassins d’eau douce des États-Unis pourraient ne pas être en mesure de répondre à leur demande mensuelle en eau. Cela est dû en partie à la croissance démographique, mais aussi aux effets du changement climatique. Dans environ 50 ans, l’étude a révélé que de nombreux États-Unis. les régions pourraient voir leurs réserves d’eau réduites d’un tiers de leur taille actuelle, tandis que la demande continue d’augmenter. Les auteurs préviennent que cela pourrait poser de sérieux défis à l’agriculture.

Ce qui peut être fait

Les travaux du Columbia Water Center pourraient aider les municipalités à relever les défis de l’avenir; le projet America’s Water a examiné comment l’eau peut être allouée pour prévenir les pénuries et où davantage de stockage d’eau est nécessaire pour résister aux sécheresses futures.

Pour faire ces calculs, le Columbia Water Center s’est associé à des gens de Lamont-Doherty, en utilisant des données sur les cernes d’arbres pour reconstituer les sécheresses et les inondations des 700 dernières années dans tous les principaux bassins fluviaux des États-Unis. Dans le processus, ils ont appris que dans les années 1300 et 1400, les États-Unis ont connu des sécheresses beaucoup plus graves et étendues que tout ce que nous avons vu dans les temps modernes.

« La raison de revenir en arrière 700 ans est que, que les gens croient ou non aux projections futures du changement climatique, c’est quelque chose qui s’est produit, et nous devrions donc nous y préparer au cas où cela se reproduirait », a expliqué Lall.

Alors que les modèles climatiques comportent toujours un certain degré d’incertitude, a-t-il poursuivi, avec des données historiques, « il est plus facile de convaincre les gens que, par exemple, si vous supprimez certains barrages sur le fleuve Colorado, il n’y a vraiment aucune capacité à répondre aux sécheresses plus anciennes, même les plus modestes. »

L’équipe de Lall a construit un modèle d’optimisation open-source qui permet à chacun d’étudier et d’explorer différents scénarios d’approvisionnement et de demande en eau dans son propre bassin versant. Cet outil peut aider à identifier les cultures qui se développeraient le mieux sous certains régimes hydriques, ou comment l’ajout d’énergie renouvelable affectera l’approvisionnement en eau.

Augmenter le stockage de l’eau, rendre les systèmes d’irrigation plus efficaces et s’assurer que les cultures sont adaptées au climat local sont quelques moyens pour les municipalités d’aider à conjurer le stress hydrique. Les projets d’énergie éolienne et solaire peuvent également aider, car ils utilisent moins d’eau que les centrales électriques traditionnelles.

Il y a aussi des choses que le reste d’entre nous peut faire pour aider à conserver l’eau, comme réparer la plomberie qui fuit, prendre des douches plus courtes, arroser la pelouse moins souvent et éviter les aliments qui nécessitent beaucoup d’eau. Par exemple, il faut 1 800 gallons d’eau pour produire une livre de bœuf.

Lall suggère également aux gens d’en apprendre davantage sur la façon dont le changement climatique va affecter l’eau dans leur propre région et de commencer à agir localement.

« Dans le processus, vous découvrez que votre système d’eau est inadéquat pour relever les défis du changement climatique », a déclaré Lall. « Vous découvrirez que les rivières dans lesquelles vous allez pêcher et faire du jet ski et des choses comme ça, elles risquent de devenir des marécages puants. Une fois que vous passez par ce processus de découverte, il devient beaucoup plus tangible d’agir au niveau local et de commencer à changer les choses de bas en haut. »