Le changement climatique modifie le débit des rivières

Le changement climatique influence le bilan hydrique de la Terre : selon les régions et les saisons, il peut entra?ner davantage d'inondations ou de sécheresses et avoir un impact sur les débits des rivières. Les débits sont un indicateur important des ressources en eau disponibles pour l'homme et l'environnement. La quantité d'eau disponible au niveau régional dépend également d'autres facteurs tels que les interventions directes dans le régime des eaux ou l'utilisation des terres : Si, par exemple, l'eau est détournée pour l'irrigation, régulée par des barrages, ou si des forêts sont déboisées et remplacées par des monocultures, cela peut également modifier la quantité d'eau dans les rivières.

L'ampleur de l'évolution des débits dans différentes régions du monde au cours des dernières décennies n'a toutefois pas encore été étudiée à l'échelle mondiale à l'aide de données de mesure concrètes. De même, la question de savoir si les changements visibles à l'échelle mondiale sont dus au changement climatique ou à des interventions humaines directes dans le régime des eaux et l'utilisation des sols n'a pas été résolue jusqu'à présent.

Une équipe de recherche internationale dirigée par l'EPF de Zurich a désormais réussi à mettre en évidence l'influence de ces facteurs. Pour ce faire, les scientifiques ont analysé les données de 7250 stations de mesure de débit dans le monde entier. L'étude, qui vient d'être publiée dans la célèbre revue spécialisée page externeScience a été publiée en 2009 : Le débit des rivières a considérablement changé entre 1971 et 2010. Des schémas complexes apparaissent : certaines régions sont devenues plus sèches, comme le bassin méditerranéen ou le nord-est du Brésil, tandis que les quantités d'eau ont augmenté ailleurs, par exemple en Scandinavie.

Recherche des causes

"Mais la vraie question était de savoir quelle était la cause de ces changements", explique Lukas Gudmundsson, premier auteur de l'étude et ma?tre-assistant dans le groupe de Sonia Seneviratne, professeur à l'Institut de l'atmosphère et du climat de l'EPFZ.

Pour le savoir, les chercheurs ont effectué plusieurs simulations informatiques. Ils ont utilisé des modèles hydrologiques globaux qu'ils ont alimentés avec des données climatiques observées sur la période étudiée (1971 à 2010). Les résultats des modélisations correspondaient bien à l'analyse des données de mesure des flux. "Cela signifie que les conditions climatiques peuvent expliquer les tendances observées en matière de débit", explique Gudmundsson.

Dans un deuxième temps, les chercheurs ont également inclus dans leurs simulations des modifications humaines directes afin d'étudier l'influence de ces facteurs. Le résultat n'en a toutefois pas été modifié. "Les changements dans la gestion de l'eau et des terres ne sont apparemment pas la cause des changements globaux dans les rivières", conclut Gudmundsson.

La gestion des cours d'eau et l'utilisation des terres peuvent certes entra?ner localement de grandes variations des débits. "Ce qui nous intéressait, ce n'était pas les tendances locales, mais les tendances globales, visibles sur de longues périodes", explique Gudmundsson. C'est pourquoi les chercheurs n'ont pas considéré les données des différentes stations de mesure de manière isolée, mais les ont regroupées pour l'analyse dans des régions subcontinentales plus grandes. Cela leur a permis d'identifier l'influence du changement climatique dans les données.

Influence des gaz à effet de serre

Les chercheurs ont pu étayer le r?le du changement climatique à l'aide de la méthode dite d'attribution : ils ont comparé leurs données de mesure avec des simulations de modèles climatiques, calculées une fois avec les gaz à effet de serre d'origine humaine et une fois sans. Dans le premier cas, la simulation correspondait aux données réelles, mais pas dans le second. "On peut en déduire que les changements observés sont très improbables sans le changement climatique", explique Gudmundsson.

Cette étude est la première à démontrer, à l'aide de données de mesure, que le changement climatique a une influence visible à l'échelle mondiale sur les cours d'eau. "Cela n'a été possible que gr?ce à la bonne collaboration entre les chercheurs et les institutions impliqués de douze pays différents", souligne Gudmundsson. Les données collectées dans les 7250 stations de mesure du monde entier étaient également une ?uvre commune : les chercheurs les ont rassemblées avec des partenaires de collaboration australiens dans une étude précédente. Elles constituent le plus grand ensemble de données mondial disponible aujourd'hui sur la quantité d'eau dans les rivières. "Gr?ce à ces données, nous avons pu valider les modèles et montrer qu'ils représentaient bien la réalité", explique Gudmundsson.

Cela signifie que les modèles peuvent également fournir des scénarios fiables sur la manière dont les rivières continueront à évoluer à l'avenir. De telles projections constituent une base de planification importante pour les régions concernées afin de garantir l'approvisionnement en eau et de s'adapter au changement climatique.