15 Mai 2014

L’eau sous nos pieds cartographiée depuis l’espace

L’eau souterraine représente plus de 96 % de l’eau douce sur Terre. Mais ces réservoirs sous nos pieds demeurent très difficiles à étudier. Pour les régions humides comme l’Amazonie, des chercheurs de l’IRD et de ses partenaires français et brésiliens ont mis au point une nouvelle méthode de mesure du niveau phréatique par satellite.

Ils ont ainsi dressé les premières cartes de la nappe amazonienne, qui gît sous les plus grands fleuves mondiaux, tels que l’Amazone et le Rio Negro. Ces cartes montrent la hauteur de l’aquifère lors des périodes de basses eaux de 2003 à 2008. Elles révèlent la réponse de la nappe notamment aux sécheresses, comme celle survenue en 2005 et permettent de mieux caractériser son rôle sur le climat et l’écosystème amazonien.

Des océans à l'Amazonie

L’équipe de recherche a mis au point une méthode très originale pour étudier les nappes souterraines à partir de mesures altimétriques par satellite. Cette technique était à l’origine uniquement dédiée à l'étude des océans et utilisée depuis seulement quelques années pour l’observation des plans d’eau continentaux de surface. Après des années de travaux pour calibrer et valider ces données dans le bassin amazonien, les chercheurs ont mesuré l’altitude et les variations de niveau de plus de 500 rivières, lacs et zones inondées.

La nappe souterraine révélée

Grâce à ce réseau d’observation, le plus dense jamais déployé à cette échelle, les chercheurs ont pu dresser les premières cartes de la nappe amazonienne. En saison sèche, les réservoirs d’eau en surface sont au même niveau que l’aquifère qui les alimente : les mesures altimétriques sur les eaux de surface permettent alors des observations directes de la hauteur d’eau souterraine. Les scientifiques ont ainsi cartographié le toit de la nappe en période d’étiage, c’est-à-dire à son niveau le plus bas dans l’année, de 2003 à 2008. Les cartes obtenues se sont révélées cohérentes avec des mesures directes de la profondeur d’eau effectuées dans des puits.

La "mémoire" de la nappe et ses impacts

Ces premières cartes offrent un suivi des variations de la nappe sur ces cinq années. Suite à la sècheresse de 2005, les scientifiques ont observé la baisse brutale de son niveau d’étiage dans la majorité de la zone d’étude. Puis, ce niveau est progressivement remonté du nord au sud, pour ne retrouver sa valeur moyenne qu’entre 2007 et 2008. Ce résultat suggère un important "effet mémoire" de la nappe. Celui-ci peut avoir à son tour un fort impact sur le climat. De fait, si un niveau d’eau anormalement bas persiste, cela peut contribuer à diminuer l’évapotranspiration, limiter le taux de vapeur dans l’atmosphère et réduire à terme les pluies.

Les cartes obtenues constituent une source d’informations essentielles et inédites sur la structure spatiale et temporelle de la nappe amazonienne et une avancée majeure pour l’hydrologie. Elles permettent de mieux comprendre les processus hydrologiques souterrains à grande échelle impliqués dans le cycle de l’eau, le cycle du carbone et le maintien de la biodiversité en Amazonie. L'eau souterraine demeurait en effet jusqu’alors une inconnue majeure dans ces bilans.

Références de l'article

Pfeffer J., Seyler Frédérique, Bonnet Marie-Paule, Calmant Stéphane, Frappart F., Papa Fabrice, Paiva R. C. D., Satgé F., and Silva J. S. D. Low-water maps of the groundwater table in the central Amazon by satellite altimetry, Geophysical Research Letters, 41, 2014. DOI:10.1002/2013GL059134

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