Plus d’un tiers des légumes américains sont cultivés en Californie, principalement dans la vallée centrale de l’État. La région produit également les deux tiers des fruits et noix du pays. Ces cultures – et les nombreux Américains qui les produisent et les consomment – dépendent fortement de l’approvisionnement en eau de la Californie. Mais, étant donné les sécheresses récurrentes et sévères, l’approvisionnement en eau souterraine de l’État a été mis à rude épreuve.
Lorsque les réserves d’eau de surface s’amenuisent, la plupart des régions arides du monde se tournent plutôt vers leurs eaux souterraines. Mais la mauvaise gestion passée des eaux souterraines en Californie a fait couler des parties de l’État jusqu’à 30 pieds et a également augmenté la fréquence des tremblements de terre le long de la faille de San Andreas.
Tout aussi important, le stockage des eaux souterraines de l’État peut avoir été épuisé à un point où la récupération peut prendre plusieurs décennies. Mais, étant donné que cet approvisionnement est, comme son nom l’indique, dans le sol, les changements dans les eaux souterraines ne sont pas les plus faciles à mesurer ; les approches disponibles présentent chacune des avantages et des inconvénients. Une nouvelle étude utilise une combinaison de quatre des principales méthodes pour montrer que les aquifères californiens ne se sont pas remis des découverts pendant les sécheresses au cours des deux dernières décennies – et il est peu probable qu’ils le fassent à moins que les décideurs politiques ne mettent bientôt plus de limites en place.
Mesurer une ressource cachée
Les estimations antérieures de l’épuisement des eaux souterraines reposaient généralement sur une, voire deux, approches pour estimer les approvisionnements en eau. Mais, dans cette dernière étude, les auteurs suggèrent que l’utilisation d’une combinaison de plusieurs méthodes peut donner une meilleure idée de la quantité d’eau souterraine utilisée et de la rapidité avec laquelle elle se reconstitue. Les quatre méthodes sur lesquelles les chercheurs se sont appuyés comprenaient des mesures gravitationnelles ; les mesures réelles du niveau d’eau des puits ; une nouvelle approche du bilan hydrique ; et un modèle de simulation hydrologique.
Grâce aux données collectées par les satellites GRACE de la NASA (Gravity Recovery and Climate Experiment), il est possible de détecter la perte d’eau souterraine via le petit changement de gravité qui résulte de la diminution de la masse. Ces mesures sont continues depuis le début du programme en 2002 et couvrent l’ensemble de la vallée. Cependant, la faiblesse de cette approche est la résolution de l’empreinte de mesure, qui exclut des informations plus détaillées à plus petite échelle. Les mesures de puits se situent à l’autre extrémité du spectre : elles sont très localisées, mais les ensembles de données continus sont rares et la couverture est dispersée. L’utilisation incohérente des coefficients de stockage aquifère a également causé certaines incertitudes dans les calculs fondés sur les puits.
Les approches du bilan hydrique visent à estimer le mélange complexe de toutes les manières dont l’eau entre dans le système (via la pluie, les rivières, etc.) et en sort (également par les rivières, l’évaporation, l’utilisation et bien d’autres). Chacun des facteurs est difficile à estimer et les incertitudes augmentent à mesure qu’ils sont combinés. Les modèles hydrologiques utilisent des données similaires et sont également sujets à des incertitudes, mais ils sont également particulièrement utiles pour prédire les réponses des eaux souterraines à des scénarios futurs potentiels, tels que la fréquence croissante des sécheresses.
Récupération lente, le cas échéant
« Utiliser un ensemble multi-modèles comme ce que nous avons fait [provides] une estimation robuste et devrait être prise en compte pour estimer le changement de stockage des eaux souterraines dans les enquêtes futures », a écrit le premier auteur, le Dr Sarfaraz Alam, dans un e-mail à Ars Technica.
Combinées, ces différentes approches ont créé une estimation plus complète et plus fiable de ce qui se passe dans le stockage des eaux souterraines de la Californie, y compris la prévision de la lenteur probable de la récupération dans différents scénarios climatiques. La médiane des quatre méthodes a montré qu’il y avait une perte estimée à 19 km3 d’eau pendant la sécheresse de 2007-2009 et 28 km3 pendant la sécheresse de 2012-2016. Dans les années qui ont suivi chacune de ces sécheresses, les aquifères n’ont récupéré que 34% (de 2010-11) ou 19% (de 2017-2019) du volume perdu.
Sans surprise, les simulations ont montré que si les modèles climatiques des deux dernières décennies se poursuivent, il y a peu de chances (<20 %) d'atteindre les niveaux antérieurs d'eaux souterraines au cours des 20 prochaines années. Même dans le meilleur des cas avec des précipitations supérieures à la moyenne, les chercheurs estiment qu'il faudrait six à huit ans pour reconstituer les aquifères. Mais compte tenu des conditions météorologiques récentes, de telles précipitations semblent peu probables.
La mise en œuvre de restrictions de pompage même modestes montre le potentiel de réduire ces temps de récupération de moitié, et les auteurs suggèrent que leurs résultats et méthodes pourraient être utilisés pour informer des pratiques de gestion plus durables. De telles restrictions, bien sûr, continuent de se heurter à la résistance de l’industrie agricole, mais trouver un équilibre sera essentiel pour l’avenir de la Californie.
« Le temps de récupération dans les conditions climatiques actuelles est très élevé et il y a de très faibles chances de récupérer le découvert dans des conditions de statu quo », a écrit Alam. « Le changement climatique rendra potentiellement encore plus difficile la récupération du découvert des eaux souterraines et c’est donc un moment critique pour prendre l’initiative nécessaire pour réduire le découvert pendant les épisodes de sécheresse. »
Recherche sur les ressources en eau, 2021. DOI : 10.1029/2021WR030352
KED Coan est un journaliste indépendant qui couvre des reportages sur le climat et l’environnement à Ars Technica. Elle est titulaire d’un doctorat en chimie et biologie chimique.