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La Californie se prépare à une troisième année consécutive de sécheresse, et les autorités resserrent les limites d'utilisation de l'eau à des niveaux jamais vus si tôt dans l'année de l'eau. La plupart des réservoirs d'eau de l'État sont bien en dessous de la moyenne, plusieurs étant à moins d'un tiers de leur capacité. Les perspectives de pluie et de neige cet hiver, lorsque la plupart des précipitations annuelles de l'État arrivent, ne sont pas prometteuses.
Les perspectives de la Sierra Nevada, la longue chaîne de montagnes qui traverse la partie orientale de l'État, sont particulièrement inquiétantes. Les villes de Californie et ses fermes, qui cultivent plus d'un tiers des légumes du pays et les deux tiers de ses fruits et noix, dépendent du ruissellement de l'enneigement des montagnes pour s'approvisionner en eau.
En tant qu'ingénieur, j'ai étudié l'eau et le climat de la Californie pendant plus de 30 ans. Un examen plus approfondi des ressources en eau de la Californie montre le défi à relever et comment le changement climatique met l'approvisionnement en eau et l'agriculture de l'État en danger.
Là où la Californie puise son eau
À l'échelle de l'État, la Californie enregistre en moyenne environ deux pieds de précipitations par an, soit environ les deux tiers de la moyenne mondiale, ce qui confère à l'État dans son ensemble un climat semi-aride.
La majorité de la pluie et de la neige de Californie tombe dans les montagnes, principalement en hiver et au printemps. Mais l'agriculture et les villes côtières ont besoin de cette eau pour traverser les étés secs. Pour assécher l'eau du sud de la Californie et aider à contrôler les inondations dans le nord, la Californie a développé au cours du siècle dernier un système de réservoirs, de tunnels et de canaux à l'échelle de l'État qui amène l'eau des montagnes. Le plus grand de ces projets, le State Water Project, achemine l'eau du nord de la Sierra, où les précipitations sont plus élevées, jusqu'à la moitié sud de l'État.
Une section de l'aqueduc de Californie dans le cadre du State Water Project. Photo publiée avec l'aimable autorisation de Ken James/California Department of Water Resources
Pour savoir où va l'eau, il est utile de regarder le volume en acre-pied. La Californie a une superficie d'environ 100 millions d'acres, donc à deux pieds par an, ses précipitations annuelles sont en moyenne d'environ 200 millions d'acres-pieds.
Sur ces 200, une moyenne de seulement environ 80 millions d'acres-pieds se dirigent vers l'aval. Une grande partie de l'eau retourne dans l'atmosphère par évapotranspiration des plantes et des arbres dans les forêts de la Sierra Nevada ou de la côte nord. Sur les 80 millions d'acres-pieds qui s'écoulent, environ la moitié reste dans l'environnement aquatique, comme les rivières qui se jettent dans l'océan. Cela laisse environ 41 millions d'acres-pieds pour une utilisation en aval. Environ 80 % de cette somme est destinée à l'agriculture et 20 % à des utilisations urbaines.
Les années humides, il peut y avoir bien plus de 80 millions d'acres-pieds d'eau disponibles, mais les années sèches, cela peut être beaucoup moins.
En 2020, par exemple, les précipitations en Californie étaient inférieures aux deux tiers de la moyenne, et le State Water Project n'a fourni que 5 % des quantités contractuelles. Les autres principaux systèmes d'aqueduc de l'État qui transportent l'eau autour de l'État ont également considérablement réduit leurs approvisionnements.
L'année hydrologique 2021, qui s'est terminée le 30 septembre, a été l'une des trois plus sèches jamais enregistrées pour la Sierra Nevada. Les précipitations étaient d'environ 44 pour cent de la moyenne. Avec des précipitations limitées en décembre 2021 et un état de sécheresse extrême, le State Water Project a réduit ses allocations préliminaires aux agences de l'eau à zéro pour cent pour 2022, de petites quantités continuant de couler pour les besoins de santé et de sécurité.
Alors que les conditions pourraient s'améliorer si d'autres tempêtes surviennent au cours des trois prochains mois, les perspectives officielles de la National Oceanic and Atmospheric Administration indiquent que des précipitations inférieures à la normale sont plus probables qu'au-dessus de la normale.
Plan d'eau de l'État de Californie 2018.
Sécheresse et réchauffement climatique
Les périodes sèches pluriannuelles, lorsque les précipitations annuelles sont inférieures à la moyenne, sont une caractéristique du climat californien, mais la hausse des températures mondiales a également un impact.
Au cours des 1 100 dernières années, il y a eu au moins une période sèche de quatre ans ou plus par siècle. Il y en a eu deux au cours des 35 dernières années :1987-92 et 2012-15. Un climat plus chaud intensifie l'effet de ces périodes sèches, car un sol et un air plus secs stressent à la fois la végétation naturelle et les cultures.
La hausse des températures mondiales affecte le ruissellement de la Sierra Nevada, qui fournit plus de 60 % de l'approvisionnement en eau développé de la Californie.
Plus de 80% du ruissellement dans le centre et le sud de la Sierra Nevada provient de la zone enneigée. Dans le nord de la Sierra, plus humide mais à basse altitude, les précipitations contribuent à plus d'un tiers du ruissellement annuel.
La ligne de neige moyenne, l'altitude au-dessus de laquelle la plupart des précipitations sont de la neige, va d'environ 5 000 pieds d'altitude au nord à 7 000 pieds au sud. En moyenne, chaque réchauffement de 1,8 degré Fahrenheit (1 Celcius) pourrait pousser la ligne de neige de 500 pieds plus haut, réduisant ainsi le total de neige.
Le passage de la neige à la pluie et le ruissellement précoce signifient également qu'une plus grande partie de la capacité derrière les barrages existants sera allouée au contrôle des inondations, réduisant encore leur capacité de stockage saisonnier de l'eau.
Une section du lac Shasta, le plus grand réservoir de Californie, le 28 octobre 2021. Photo publiée avec l'aimable autorisation d'Andrew Innerarity/California Department of Water Resources.
Le réchauffement augmentera également la demande en eau des forêts à mesure que les saisons de croissance s'allongent et entraînent à la fois un stress hydrique entraînant la mortalité des arbres et un risque accru d'incendies de forêt de grande ampleur.
Durabilité dans un climat qui se réchauffe
Le stockage de l'eau est au cœur de la sécurité de l'eau en Californie.
Les communautés et les fermes peuvent pomper plus d'eau souterraine lorsque les réserves sont faibles, mais l'État a pompé plus d'eau qu'il n'en a reconstitué pendant les années humides. Certaines parties de l'État dépendent de l'eau du fleuve Colorado, dont les barrages fournissent plusieurs années de stockage d'eau, mais le bassin manque de ruissellement pour remplir les barrages.
L'opposition du public a rendu difficile la construction de nouveaux barrages, il est donc crucial de mieux utiliser les eaux souterraines pour le stockage saisonnier et pluriannuel.
La loi sur la gestion durable des eaux souterraines de l'État exige des agences locales qu'elles élaborent des plans de durabilité. Cela laisse espérer que le pompage et la reconstitution des eaux souterraines pourront être équilibrés, très probablement en laissant certaines terres cultivées non plantées. La recharge gérée de l'aquifère au sud du delta de Sacramento-San Joaquin s'étend progressivement, et beaucoup plus peut être fait.
Si l'État ne fait pas plus, y compris des tactiques telles que l'application de la technologie de dessalement pour rendre l'eau salée utilisable, les zones urbaines peuvent s'attendre à ce que les réductions de 25 % de la consommation d'eau mises en place pendant la sécheresse de 2012-15 soient plus courantes et potentiellement encore plus profondes.
Les ressources en eau de la Californie peuvent assurer un environnement sain, une économie robuste et une utilisation agricole durable. Pour y parvenir, il faudra moderniser à la fois les infrastructures naturelles (forêts en amont, plaines inondables et recharge des eaux souterraines dans les zones agricoles) et les infrastructures construites, telles que les canaux, les déversoirs et les digues. Les informations sont disponibles; les fonctionnaires doivent maintenant donner suite. 
Roger Bales est un éminent professeur d'ingénierie et membre fondateur du corps professoral de l'UC Merced. Il est actif dans la recherche liée à l'eau et au climat depuis plus de 30 ans.
