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Livret sur l’environnement 2013 Les problèmes de l’eau en 26 questions Ghislain

Livret sur l’environnement 2013 Les problèmes de l’eau en 26 questions Ghislain de Marsily Sommaire 1. Allons-nous manquer d’eau au XXIe siècle ? 2. D’où vient l’eau sur Terre ? 3. Peut-on « fabriquer » de l’eau ? 4. Comment fonctionne le cycle de l’eau ? 5. Quelle est la répartition de cette ressource en eau sur la planète ? 6. Quels sont les stocks d’eau sur terre ? 7. Les changements climatiques vont-ils modifier la disponibilité de l’eau ? 8. La fréquence des événements extrêmes va-t-elle changer ? 9. Y aura-t-il bientôt une crue centennale à Paris, quelques 100 ans après celle de 1910 ? 10. Peut-on se protéger contre les crues ? 11. Où sont les zones principales où on manque actuellement d’eau sur terre ? 12. Les écosystèmes aquatiques naturels ont-ils encore assez d’eau ? 13. Quelle est la qualité actuelle des milieux aquatiques et des écosystèmes ? 13.1 Pollution diffuse d’origine agricole 13.2 La pollution urbaine 13.3 La pollution industrielle. 13.4 Qu’appelle-t-on un parc naturel hydrologique ? 13.5 Et les zones humides ? 13.6 Qu’est-ce que c’est que la directive cadre européenne sur l’eau ? 13.7 Et dans les pays en développement ? 14. L’eutrophisation 15. Les agences de l’eau 16. Combien d’êtres humains n’ont pas accès à l’eau potable ? 17. La qualité de l’eau potable dans les pays développés est-elle bonne ? 18. Combien consomme-t-on d’eau minérale, et pourquoi ? 19. D’où viennent les eaux de sources et les eaux minérales ? 20. Quels sont les besoins en eau potable de la planète ? 21. Quels sont les besoins en eau agricole de la planète ? 22. Quels sont les besoins en eau industrielle de la planète ? 23. Quelle est la consommation totale en eau de la planète ? 24. Comment va-t-on nourrir la planète en 2050 ? 25. Peut-il y avoir des famines dramatiques sur Terre par manque d’eau ? 26. Y aura-t-il des guerres de l’eau ? 27. Faut-il économiser l’eau ? 28. L’empreinte eau 29. L’eau en France 29.1 Le cycle hydrologique en France 29.2 Prélèvements et consommation d’eaux de surface et souterraines 29.3 Stockage d’eau en barrages 30. Perspective Bibliographie 2 1. Allons-nous manquer d’eau au XXIe siècle? Globalement, la réponse est non. Il y aura toujours assez d’eau sur Terre pour les besoins en eau domestique d’une humanité en forte croissance, même si elle passe à 9 milliards d’habitants en 2050, comme cela est anticipé. Le vrai problème de l’eau est sa disponibilité locale pour l’agriculture (pluviale ou irriguée), qui risque de faire défaut aux endroits cultivables et là où augmente très fortement la population (Asie, Afrique), dans des zones déjà en déficit hydrique. Or environ 90 % de nos besoins en eau sont pour nous nourrir… Le problème est aussi la concurrence permanente entre production agricole et préservation d’écosystèmes naturels (forêts, prairies, zones humides) en bon état malgré la pression agricole très forte pour nourrir la population mondiale. Voir question 21 ci-après. Cependant, localement, la réponse peut être différente. Nous verrons à la question 7 (changement climatique) que la répartition actuelle des précipitations peut changer assez fortement dans certaines zones, en particulier dans la région Méditerranéenne, les pluies peuvent y être plus faibles qu’avant, en particulier en été, tandis que l’évapotranspiration augmente. Il peut donc y avoir des manques en eau localement, et des besoins élémentaires non satisfaits, si des adductions d’eau n’ont pas été mises en place, ou des usines de dessalement de l’eau de mer, ou autre solution technique (économies d’eau, recyclage…). En France, le Sud-est ne manquera jamais d’eau, grâce au château d’eau que constituent les Alpes. Mais le Sud-ouest, la région parisienne, et d’autres, pourraient manquer d’eau, si des aménagements ne sont pas construits à temps (retenues, adduction à grande distance). Dans d’autres régions, ce n’est pas seulement le changement climatique qui sera la cause d’un manque d’eau, c’est la croissance démographique et surtout urbaine. Actuellement, la moitié environ de l’humanité vit en ville, il est anticipé que ce chiffre passe à 70 % en 2050. Les très grandes villes (plus de cinq millions d’habitants) vont être très nombreuses en Afrique, en Asie, en Amérique du Sud, et auront de sérieux problèmes d’alimentation en eau, qui demanderont parfois des adductions sur des distances dépassant 100 km, en sus de solutions techniques comme les économies d’eau, le recyclage, le dessalement, etc. 2. D’où vient l’eau sur Terre ? Des planètes dites telluriques (Mercure, Vénus, la Terre et Mars), la Terre est celle qui contient de loin le plus d’eau, pour l’essentiel salée. Cette eau y est venue lors de la formation de la Terre, pas accrétion et collision de matériaux solides, l’eau contenue s’étant en majorité rassemblée en surface. De plus, la Terre a été bombardée après sa formation par des comètes contenant beaucoup d’eau et par des météorites, la part de l’eau des comètes par rapport à la première étant encore l’objet de débats. Une très faible quantité de l’eau accumulée sur Terre est partie dans l’espace, par dissociation de la molécule d’eau en altitude par le rayonnement solaire, puis départ de l’hydrogène insuffisamment retenu par la gravité. On estime à quelques mètres d’eau la perte cumulée depuis la création de la Terre, il y a 4,6 milliards d’années, alors que la Terre possède environ l’équivalent de 3 000 m d’eau1. Les planètes comme Mercure et Mars ont perdu par ce processus la majeure partie de leur eau. Vénus en a gardé beaucoup. Les planètes géantes plus éloignées du soleil (Jupiter, Saturne, Neptune, …) contiennent de très grandes quantités d’eau. 1 Cette hauteur d’eau cumulée ou perdue représente la quantité équivalente si toute la Terre était recouverte d’eau, comme un immense océan. 3 3. Peut-on « fabriquer » de l’eau ? La synthèse de l’eau est facile, il suffit de faire brûler de l’hydrogène et de l’oxygène ! Mais pour fabriquer ces constituants, il faut en général des quantités très importantes d’énergie, par exemple en électrolysant de l’eau ! On fabriquerait donc de l’eau avec de l’eau, en ayant dépensé beaucoup d’énergie pour rien. Mais on peut fabriquer de l’eau douce avec de l’eau salée, par dessalement, soit par évaporation/condensation, soit par osmose inverse, cette dernière technique étant plus efficace et moins chère. Le coût du dessalement est aujourd'hui un peu inférieur à 1 € par mètre cube, et décroit chaque année, mais il dépend fortement du prix de l'énergie. Si cette option est envisageable pour l’eau domestique, elle est, à de rares exceptions près, totalement irréaliste pour l’eau destinée à l’agriculture: à titre d’exemple, pour produire par dessalement l’eau d'irrigation nécessaire à la satisfaction des besoins en nourriture des 3 milliards d’êtres humains supplémentaires susceptibles de venir sur la Terre d’ici à 2050, estimée à 4 000 km3/an, il faudrait dépenser en énergie l'équivalent de trois fois la quantité de pétrole et de gaz actuellement consommés dans le monde. 4. Comment fonctionne le cycle de l’eau ? Le cycle hydrologique externe perpétuel de l’eau douce fonctionne par évaporation, condensation et précipitation, son moteur thermique est le rayonnement solaire. Ce cycle alimente les continents et y maintient la vie et tous les écosystèmes que nous connaissons, pour lesquels l’eau douce est indispensable. La ressource en eau renouvelable de la planète est donc uniquement fournie par les précipitations annuelles sur les continents, qui sont estimées à 113 000 km3/an. Cela correspond en moyenne à une « lame d’eau » de pluie de l’ordre de 840 mm/an, pour une surface de continents de 134 millions de km². Le devenir moyen de cette ressource est alors le suivant : - 73 000 km3/an repartent vers l’atmosphère, par évaporation directe et surtout par transpiration de la végétation. Cette quantité d'eau alimente à la fois l’agriculture pluviale (5 000 km3/an actuellement) et le fonctionnement des écosystèmes. Ce n’est donc en rien une « perte » ; - 3 500 km3/an sont constitués de glaces de mer (icebergs), rejetés par les calottes glaciaires polaires (Antarctique et Groenland), qui fondent en mer et participent au fonctionnement de la circulation générale océanique ; - 36 000 km3/an constituent l’écoulement total sur les continents ; on y distingue 26 000 km3/an qui rejoignent les rivières par ruissellement direct lorsqu’il pleut (une fraction peut être récupérée par des barrages et utilisée par l’homme ; ce flux sert aussi aux écosystèmes aquatiques lacustres, fluviaux et côtiers) et 10 000 km3/an qui s’infiltrent dans les sols et s’écoulent dans les nappes souterraines (alimentant les rivières lorsqu’il ne pleut pas (7 800 km3) ou rejoignant directement la mer (2 200 km3)). Le bilan est ainsi bouclé. Il faut noter que l’eau des précipitations sur les continents provient globalement pour 65 % de l’évaporation sur ces mêmes continents, et pour 35 % seulement de l’évaporation sur les océans. Localement bien sûr, ces pourcentages peuvent varier. Le temps moyen de résidence de l’eau dans chacun des « réservoirs » du cycle de l’eau est de 9,5 jours dans l’atmosphère, 17 jours dans les rivières, 30 ans dans les uploads/Geographie/ livret2013-7.pdf