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Alors que les perspectives de sécheresse dans l'ouest des États-Unis deviennent de plus en plus sombres, l'attention se tourne à nouveau vers les eaux souterraines—littéralement, eau stockée dans le sol. C'est la source d'eau douce la plus répandue et la plus fiable sur Terre, mais ce n'est pas illimité.
Les puits que les gens forent pour accéder aux eaux souterraines fournissent près de la moitié de l'eau utilisée pour l'agriculture irriguée aux États-Unis et fournissent de l'eau potable à plus de 100 millions d'Américains. Malheureusement, le pompage généralisé entraîne une baisse des niveaux des eaux souterraines dans certaines régions, y compris une grande partie de la vallée de San Joaquin en Californie et des hautes plaines du Kansas.
Nous sommes un ingénieur des ressources en eau avec une formation en droit de l'eau et un scientifique de l'eau et un analyste de données volumineuses. Dans une étude récente, nous avons cartographié l'emplacement et la profondeur des puits dans 40 pays à travers le monde et avons découvert que des millions de puits pourraient s'assécher si le niveau des eaux souterraines diminuait de quelques mètres seulement. Bien que les solutions varient d'un endroit à l'autre, nous pensons que ce qui est le plus important pour protéger les puits contre l'assèchement est la gestion durable des eaux souterraines, en particulier dans des pays comme les États-Unis qui en utilisent beaucoup.
Les États-Unis ont l'un des taux nationaux d'utilisation des eaux souterraines les plus élevés au monde. Jasechko et Perrone, 2021, CC BY-ND
L'utilisation des eaux souterraines aujourd'hui
Les humains creusent des puits pour trouver de l'eau depuis des milliers d'années. Les exemples incluent 7, Puits vieux de 400 ans en République tchèque et en Allemagne, 8, Puits millénaires en Méditerranée orientale, et 10, Puits millénaires à Chypre. Aujourd'hui, les puits fournissent 40 % de l'eau utilisée pour l'irrigation dans le monde et fournissent de l'eau potable à des milliards de personnes.
Les eaux souterraines s'écoulent à travers de minuscules espaces dans les sédiments et leur substrat rocheux sous-jacent. A certains moments, appelées zones de décharge, les nappes phréatiques remontent à la surface, se déplacer dans les lacs, rivières et ruisseaux. En d'autres points, appelées zones de recharge, l'eau s'infiltre profondément dans le sol, soit par les précipitations ou les fuites des rivières, lacs et ruisseaux.
Les eaux souterraines peuvent rester sous terre pendant des jours à des millénaires, selon la profondeur à laquelle il s'enfonce, à quelle vitesse il se déplace à travers la roche qui l'entoure et à quelle vitesse les humains le pompent à la surface. Graphique avec l'aimable autorisation de l'USGS.
Le déclin des eaux souterraines peut avoir de nombreuses conséquences indésirables. Les surfaces terrestres s'enfoncent à mesure que les couches d'argile souterraines sont compactées. L'intrusion d'eau de mer peut contaminer les réserves d'eau souterraine et les rendre trop salées pour être utilisées sans traitement énergivore. L'eau de la rivière peut s'écouler vers les aquifères souterrains, laissant moins d'eau disponible à la surface.
L'épuisement des eaux souterraines peut également entraîner l'assèchement des puits lorsque la surface supérieure de la nappe phréatique, connue sous le nom de nappe phréatique, s'abaisse tellement que le puits n'est pas assez profond pour l'atteindre, laissant le puits littéralement haut et sec. Pourtant, jusqu'à récemment, on savait peu de choses sur la vulnérabilité des puits mondiaux à s'assécher en raison de la baisse des niveaux des eaux souterraines.
Il n'y a pas de base de données mondiale des puits, Ainsi, sur six ans, nous avons compilé 134 bases de données uniques sur la construction de puits couvrant 40 pays différents. Au total, nous avons analysé près de 39 millions de dossiers de construction de puits, y compris l'emplacement de chaque puits, la raison pour laquelle il a été construit et sa profondeur.
Nos résultats montrent que les puits sont vitaux pour les moyens de subsistance humains et l'enregistrement des profondeurs des puits nous a aidés à voir à quel point les puits sont vulnérables à l'assèchement.
Des millions de puits menacés
Notre analyse a conduit à deux constatations principales. D'abord, jusqu'à 20 pour cent des puits dans le monde ne s'étendent pas à plus de 5 mètres (16 pieds) sous la nappe phréatique. Cela signifie que ces puits s'assécheront si les niveaux des eaux souterraines baissent de quelques pieds seulement.
Seconde, nous avons constaté que les puits les plus récents ne sont pas creusés beaucoup plus profondément que les puits plus anciens dans certains endroits où les niveaux d'eau souterraine diminuent. Dans certaines régions, comme l'est du Nouveau-Mexique, les puits plus récents ne sont pas forés plus profondément que les puits plus anciens parce que les couches rocheuses plus profondes sont imperméables et contiennent de l'eau salée. Les nouveaux puits sont au moins aussi susceptibles de s'assécher que les puits plus anciens dans ces régions.
Les puits s'assèchent déjà à certains endroits, y compris certaines parties de l'Ouest américain. Dans des études précédentes, nous avons estimé que jusqu'à 1 puits sur 30 s'asséchait dans l'ouest des États-Unis, et jusqu'à 1 sur 5 dans certaines régions de la partie sud de la vallée centrale de la Californie.
Les ménages manquent déjà d'eau de puits dans la vallée centrale et le sud-est de l'Arizona. Au-delà du Sud-Ouest, les puits se sont taris dans des États aussi divers que le Maine, Illinois et Oregon.
Que faire quand le puits cède
Comment les ménages peuvent-ils s'adapter lorsque leur puits s'assèche ? Voici cinq stratégies, qui ont tous des inconvénients.
– Creuser un nouveau, bien plus profond. C'est une option seulement si l'eau souterraine douce existe à des profondeurs plus profondes. Dans de nombreux aquifères, les eaux souterraines plus profondes ont tendance à être plus salines que les eaux souterraines moins profondes, le forage plus profond n'est donc qu'un pis-aller. Et comme les nouveaux puits coûtent cher, cette approche favorise les utilisateurs d'eau souterraine les plus riches et soulève des problèmes d'équité.
– Vendre le bien. Ceci est souvent envisagé si la construction d'un nouveau puits est inabordable. Le forage d'un nouveau puits domestique dans le sud-ouest des États-Unis peut coûter des dizaines de milliers de dollars. Mais vendre une propriété qui n'a pas accès à un approvisionnement en eau fiable et pratique peut être difficile.
– Détourner ou transporter l’eau de sources alternatives, comme les rivières ou les lacs à proximité. Cette approche n'est réalisable que si les ressources en eau de surface ne sont pas déjà réservées à d'autres utilisateurs ou trop éloignées. Même si les eaux de surface à proximité sont disponibles, traiter leur qualité pour les rendre potables peut être plus difficile que de traiter l'eau de puits.
– Réduire l'utilisation de l'eau pour ralentir ou arrêter la baisse du niveau des eaux souterraines. Cela pourrait signifier passer à des cultures moins gourmandes en eau, ou adopter des systèmes d'irrigation qui réduisent les pertes d'eau. De telles approches peuvent réduire les profits des agriculteurs ou nécessiter des investissements initiaux dans de nouvelles technologies.
– Limiter ou abandonner les activités qui nécessitent beaucoup d'eau, comme l'irrigation. Cette stratégie peut être difficile si les terres irriguées offrent des rendements agricoles plus élevés que les terres non irriguées. Des recherches récentes suggèrent que certaines terres du centre des États-Unis ne conviennent pas à l'agriculture en « terres sèches » non irriguées.
Les ménages et les communautés peuvent prendre des mesures proactives pour empêcher les puits de s'assécher. Par exemple, l'un d'entre nous travaille en étroite collaboration avec Rebecca Nelson de la faculté de droit de Melbourne en Australie pour cartographier les autorisations de prélèvement d'eau souterraine - le processus de demande d'autorisation de prélèvement d'eau souterraine - à travers l'ouest des États-Unis.
Les agences étatiques et locales peuvent distribuer des permis d'eau souterraine de manière à aider à stabiliser la baisse des niveaux d'eau souterraine à long terme, ou d'une manière qui donne la priorité à certains utilisateurs d'eau. L'adoption et l'application de politiques conçues pour limiter l'épuisement des eaux souterraines peuvent aider à protéger les puits contre l'assèchement. S'il peut être difficile de limiter l'utilisation d'une ressource aussi essentielle que l'eau, nous pensons que dans la plupart des cas, le simple forage plus profond n'est pas une voie à suivre durable.
Debra Perrone est professeure adjointe d'études environnementales à l'Université de Californie à Santa Barbara. Scott Jasechko est professeur adjoint de ressources en eau à l'Université de Californie à Santa Barbara.
