Les eaux souterraines se réchauffent à l'unisson

Pour leur étude, les chercheurs ont pu s'appuyer sur des mesures de température à long terme et sans faille des flux d'eau souterraine autour des villes de Cologne et de Karlsruhe. Les exploitants des usines d'eau de ces villes mesurent entre autres depuis 40 ans la température des eaux souterraines, qui ne sont en grande partie pas influencées par l'homme. C'est unique et pour les chercheurs, c'est une denrée rare. "Pour nous, ces données ont été une chance", souligne Peter Bayer, ma?tre-assistant à l'Institut de géologie de l'ETH Zurich. Malgré des recherches intensives, ils n'ont pas pu trouver d'autres séries de mesures comparables. Apparemment, il serait trop peu intéressant ou trop co?teux pour les services des eaux de mesurer systématiquement les températures des eaux souterraines sur une longue période. "Ou alors les données ne sont pas numérisées et ne sont archivées que sur papier", suppose l'hydrogéologue.

Image atténuée du réchauffement de l'atmosphère

Gr?ce aux valeurs mesurées, les chercheurs ont pu montrer que les eaux souterraines ne se contentent pas de se réchauffer, mais qu'elles reproduisent les étapes du réchauffement qui ont également été observées dans l'atmosphère. "Le réchauffement de la Terre est directement reproduit dans les eaux souterraines, même s'il est atténué et qu'il a un certain décalage dans le temps", résume Bayer en évoquant les principales conclusions que leur travail a permis de mettre en évidence. Les chercheurs ont publié leurs travaux dans la revue Hydrology and Earth System Sciences.

Les données montrent également que les eaux souterraines proches du sol, jusqu'à une profondeur d'environ 60 mètres, se sont réchauffées de manière statistiquement significative au cours des 40 dernières années dans le sillage du réchauffement climatique. Ce réchauffement de l'eau suit le modèle du réchauffement du climat local et régional, qui suit lui-même celui du réchauffement global.

Comme l'atmosphère, les eaux souterraines présentent plusieurs sauts de température à intervalles irréguliers. Ces "regime shifts" s'observent également dans le climat terrestre, comme l'écrivent les chercheurs dans leur étude. Il a été surpris par la rapidité avec laquelle les eaux souterraines ont réagi au changement climatique, déclare Bayer.

?change de chaleur avec le sous-sol

Au cours des 50 dernières années, l'atmosphère terrestre s'est réchauffée en moyenne de 0,13 degré Celsius par décennie. Ce réchauffement n'épargne pas le sous-sol, comme l'ont démontré d'autres climatologues en effectuant des forages dans le monde entier au cours des deux dernières décennies. Toutefois, les chercheurs n'ont généralement considéré que les sols qui ne contiennent pas d'eau, respectivement dans lesquels il n'y a pas de flux d'eau souterraine.

Des chercheurs de l'Eawag et de l'ETH Zurich ont montré que les eaux souterraines n'étaient pas épargnées par le changement climatique dans une étude parue il y a trois ans. Celle-ci portait toutefois sur les eaux souterraines "artificielles". Pour l'enrichir, on infiltre de l'eau de rivière dans certaines régions. L'évolution de la température de l'eau souterraine ainsi produite correspond donc à celle de l'eau de rivière.

La nouvelle étude s'intéresse en revanche aux eaux souterraines peu influencées par l'homme. Il est plausible que le courant naturel des eaux souterraines se réchauffe également dans le cadre du changement climatique, poursuit Bayer. "Le déséquilibre de température entre l'atmosphère et le sous-sol s'équilibre naturellement". Le transfert d'énergie se fait par conduction thermique et par le flux d'eau souterraine, comme dans un échangeur de chaleur, ajoute-t-il. La chaleur transportée serait ainsi diffusée et équilibrée dans le sous-sol.

Les conséquences de leurs conclusions sont toutefois difficiles à évaluer. Il est possible que les températures plus élevées influencent d'une part les écosystèmes souterrains et d'autre part les habitats qui dépendent des eaux souterraines. Il s'agit notamment des zones froides des cours d'eau, où le courant de la nappe phréatique se heurte. Pour les êtres vivants qui aiment le froid, comme certains poissons, le réchauffement des eaux souterraines pourrait avoir des conséquences négatives.

Des conséquences difficiles à évaluer

Les températures plus élevées des eaux souterraines influencent également le chimisme de l'eau, notamment les équilibres chimiques des nitrates ou des carbonates. En effet, les réactions chimiques se déroulent généralement plus rapidement à des températures plus élevées. L'activité bactériologique pourrait également augmenter en cas de hausse de la température de l'eau. Si les eaux souterraines se réchauffent, les bactéries indésirables, comme les agents pathogènes responsables de maladies gastro-intestinales, pourraient se multiplier plus facilement. Mais les chercheurs peuvent également imaginer des effets positifs. "Ainsi, l'excédent de chaleur des eaux souterraines pourrait être utilisé de manière géothermique" ajoute Kathrin Menberg, première auteure de l'étude.