Changements de pluie dans le monde : un siècle de changement

Au cours du siècle dernier, les précipitations à travers le monde ont connu des changements importants et souvent perturbateurs, qui sont dus à une interaction complexe entre les changements climatiques, l'urbanisation, les modifications de l'utilisation des terres et la variabilité naturelle du climat, qui ne sont plus uniformes dans toute la planète. Certaines régions s'assèchent à des rythmes alarmants, tandis que d'autres sont confrontées à une fréquence croissante de précipitations extrêmes.

Tendances historiques des précipitations

Pendant une bonne partie du début du XXe siècle, les précipitations dans de nombreuses régions ont montré un certain degré de stationnarité, l'hypothèse que les systèmes naturels fluctuent dans une enveloppe de variabilité immuable. Cependant, cette hypothèse fondamentale de l'ingénierie de l'eau a été fondamentalement remise en question par l'accélération rapide du changement au cours des dernières décennies.

Les modèles du début du XXe siècle

De 1900 à 1940, les tendances mondiales des précipitations étaient relativement mixtes et dépendantes de la région. L'ère de la Poudrière des années 1930 en Amérique du Nord est un exemple frappant de la variabilité naturelle, les conditions de sécheresses sévères se prolongeant pendant des années. Cependant, ces événements sont largement attribués aux tendances de circulation atmosphérique naturelle (comme La Niña) plutôt qu'au forçage anthropique qui domine aujourd'hui.

Les postes de mi-century

La période 1950-1980 a marqué une accélération notable des changements hydrologiques. Les précipitations terrestres moyennes mondiales ont commencé à augmenter légèrement mais statistiquement significativement, mais cette moyenne a masqué les disparités régionales. Les régions subtropicales, y compris le bassin méditerranéen, certaines parties du Sahel en Afrique et le sud-ouest de l'Australie, ont commencé à se dessicter à long terme. Inversement, les régions de latitude moyenne et de latitude élevée en Amérique du Nord et en Eurasie ont connu une augmentation des précipitations.

La fin du XXe siècle à l'accélération actuelle

Depuis les années 1980, le rythme des changements s'est considérablement accéléré.Le Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (GIEC) a démontré avec une très grande confiance que la fréquence et l'intensité des épisodes de fortes précipitations ont augmenté dans la plupart des régions terrestres.Il s'agit d'une conséquence thermodynamique directe d'une atmosphère de réchauffement, qui contient environ 7 % d'humidité supplémentaire pour chaque degré de réchauffement.L'état stable du passé a été remplacé par un régime de fouettage hydrologique : des fluctuations rapides entre sécheresse extrême et inondations catastrophiques.La science d'attribution relie désormais de façon constante des phénomènes de précipitations extrêmes spécifiques au changement climatique causé par l'homme, ce qui démontre que ce qui était autrefois un événement de 1 an sur 100 devient un événement de 1 an sur 20 dans de nombreux domaines.

Variations décadales dans les grandes régions

La moyenne mondiale ne rapporte qu'une fraction de l'histoire. Une analyse régionale révèle la nature spécifique des changements de configuration des précipitations et leurs implications distinctes pour la gestion de l'eau.

Amérique du Nord

Les États-Unis contigus ont connu une augmentation nette des précipitations extrêmes, en particulier dans le nord-est et le Midwest. L'évaluation des États-Unis sur le climat documente une augmentation de 30 à 40 % de la fréquence des précipitations extrêmes dans le nord-est depuis le début du XXe siècle. Inversement, le sud-ouest et certaines parties de l'Ouest intermontain sont dans une mégadrouille prolongée, exacerbée par des températures plus chaudes qui augmentent la demande d'évaporation. Le bassin du fleuve Colorado, qui fournit de l'eau à plus de 40 millions de personnes, a vu une diminution de 20 % des débits depuis 2000, une baisse principalement attribuable à la hausse des températures plutôt qu'à un manque de précipitations seulement.

Europe

L'Europe du Sud, en particulier le bassin méditerranéen, est devenue plus sèche et plus chaude. La sécheresse de 2022, la pire en 500 ans, a montré la vulnérabilité des économies modernes aux déficits de précipitations.La réduction des flux fluviaux a eu des répercussions sur la production d'énergie hydroélectrique, la navigation intérieure (rivière Rhine et Danube) et la production agricole. L'Agence européenne pour l'environnement avertit que, dans un scénario de réchauffement de 2°C, les sécheresses dans le sud pourraient devenir une conséquence annuelle, ce qui modifierait fondamentalement la disponibilité de l'eau pour l'irrigation et le tourisme.

Asie

L'Asie, qui abrite plus de 60 % de la population mondiale, est en première ligne de changements dans les précipitations. La mousson d'été indienne, qui fournit 70 à 80 % des précipitations annuelles du sous-continent, est devenue plus erratique.Bien que les précipitations moyennes globales n'aient pas changé de façon spectaculaire, la répartition a considérablement changé. Il y a des périodes plus sèches au cours de la saison de la mousson, entrecoupées d'événements pluvieux intenses et de courte durée qui entraînent des inondations généralisées.Cette tendance est désastreuse pour l'agriculture pluviale.En Asie de l'Est, y compris la Chine et le Japon, les études montrent un déplacement pollinaire des trajectoires de tempête, entraînant une augmentation des précipitations dans les régions du nord et une légère tendance au séchage dans certaines parties du sud. Le rapport AR6 du GIEC prévoit que le système de la mousson asiatique deviendra globalement plus fort, avec des précipitations plus extrêmes, augmentant le risque d'inondations complexes dans les deltas de rivières densément peuplés.

Afrique

L'Afrique se caractérise par une vulnérabilité hydrologique extrême. Le Sahel, qui se remet des sécheresses graves des années 70-90, a connu une reprise partielle des précipitations depuis les années 2000, mais la région reste très sensible aux variations de température de surface de la mer. L'Afrique de l'Est, inversement, a connu un cycle de sécheresse pluriannuel, avec des saisons de pluies consécutives qui ont fait échouer des millions de personnes dans l'insécurité alimentaire. L'Afrique australe devrait devenir plus sèche dans la plupart des scénarios climatiques, menaçant la capacité hydroélectrique du fleuve Zambezi et la production agricole de la ceinture de maïs sud-africaine.

Australie et Océanie

Depuis les années 1970, les précipitations hivernales dans le sud-ouest ont diminué de 15 à 20 %, ce qui est dû à une migration vers le sud des trajectoires de tempêtes à mi-latitude, ce qui a contraint la ville de Perth à investir massivement dans le dessalement et la gestion des eaux souterraines. En revanche, le nord de l'Australie a vu augmenter les précipitations de mousson, en particulier en raison de cyclones tropicaux plus intenses. Le bassin Murray-Darling, le bol alimentaire du pays, est très sensible à l'oscillation El Niño-Sud (ENSO), et les dernières années de sécheresse ont mis en évidence la nécessité cruciale de solides cadres d'allocation de l'eau dans un climat de variabilité accrue.

Incidences sur la gestion des ressources en eau

Les changements observés et prévus dans les modèles de précipitations ont des répercussions directes et de grande portée sur tous les aspects de la gestion des ressources en eau. L'ancien paradigme de la conception d'infrastructures fondée sur l'hypothèse d'un climat stationnaire est obsolète.

Planification de l'approvisionnement en eau

La réduction de la quantité de neige dans les régions montagneuses (la « tour de l'eau de l'Ouest ») est un exemple de premier plan. Snowpack agit comme réservoir naturel, libérant lentement de l'eau au printemps et en été. Avec des températures plus chaudes, plus de précipitations tombent sous forme de pluie plutôt que de neige, et la quantité de neige fond plus tôt. Cela entraîne une augmentation des débits de rivières hivernales (et un risque accru d'inondation) mais réduit les débits d'été lorsque la demande d'irrigation et d'eau municipale est la plus élevée. La planification de l'approvisionnement en eau doit passer du calcul du rendement statique à la modélisation adaptée et fondée sur des scénarios qui intègre une gamme de climats futurs possibles.

Conception et résilience de l'infrastructure

Les ponts, ponceaux, drains et barrages sont généralement conçus pour faire face aux tempêtes d'une période de retour spécifique (p. ex., les inondations de 100 ans).L'intensité des précipitations augmente, ces structures deviennent sous-conçues.Le coût de la modernisation des systèmes de drainage urbains existants est immense, mais le coût de l'inaction – en termes de dommages causés aux propriétés et aux infrastructures par les inondations – est souvent beaucoup plus élevé.Les normes techniques, telles que celles publiées par la American Society of Civil Engineers (ASCE), intègrent de plus en plus les facteurs de changement climatique pour augmenter les estimations des précipitations.

Adaptation agricole

L'agriculture représente environ 70 % des prélèvements mondiaux d'eau douce. L'évolution des précipitations menace directement les rendements des cultures et la productivité du bétail. La fréquence accrue des périodes sèches et la perte de prévisibilité au début des saisons pluvieuses obligent les agriculteurs à prendre des décisions de plantation risquées.

  • Adoption de variétés de cultures résistantes à la sécheresse:[ Reproduction et modification génétique pour des systèmes racinaires plus profonds et une meilleure efficacité d'utilisation de l'eau.
  • Ridification de précision :[ Les capteurs d'irrigation et d'humidité du sol réduisent les déchets d'eau par rapport aux systèmes d'arrosage classiques.
  • Changements dans les dates de plantation et le choix des cultures :[ Les agriculteurs passent à des variétés à plus courte saison qui peuvent mûrir avant les sécheresses en fin de saison ou passer à des cultures de remplacement mieux adaptées au climat émergent.
  • Une meilleure gestion de la santé du sol :[ L'augmentation de la matière organique du sol par la culture de couverture et l'agriculture sans labour augmente la capacité de rétention du sol, fournissant un tampon contre les périodes sèches.

Conservation de l'environnement

La gestion des ressources en eau doit aller au-delà de la simple affectation de l'eau à l'usage humain pour réserver explicitement les flux environnementaux afin de maintenir la santé et la fonction des écosystèmes. C'est particulièrement difficile dans les bassins où l'eau est déjà sur-alloquée. Le changement climatique peut forcer une réaffectation difficile de l'eau des utilisations agricoles ou urbaines aux flux environnementaux pour empêcher l'effondrement d'écosystèmes critiques, comme les Everglades en Floride ou les lacs terminaux du bassin Murray-Darling.

Stratégies d ' adaptation et de résilience

Si les défis posés par l'évolution des précipitations sont redoutables, il existe une série de stratégies d'adaptation éprouvées, qui doivent être mises en œuvre de manière proactive plutôt que d'attendre la prochaine crise.

Prévisions et surveillance avancées

Les prévisions sous-saisonnelles à saisonnières (S2S), qui prévoient des modèles météorologiques de 2 à 6 semaines à l'avance, sont un domaine qui progresse rapidement et qui peut améliorer de façon significative le fonctionnement des réservoirs et la prise de décisions agricoles. Les avertissements d'une période sèche imminente ou d'une période humide prolongée permettent aux gestionnaires de pré-délaier l'eau pour créer une capacité de stockage des inondations ou limiter les détournements d'irrigation pour conserver les approvisionnements.

Amélioration des systèmes de stockage et de distribution

Les stratégies émergentes mettent l'accent sur le stockage distribué et la gestion de la demande. La recharge aquifère (MAR) consiste à diriger intentionnellement l'excès d'eau de surface pendant les périodes de débit élevé dans les aquifères souterrains pour le stockage, ce qui évite les pertes d'évaporation et fait profiter les bassins d'eau souterraine naturels de la vaste capacité de stockage. MAR est déployée de façon intensive en Californie, en Arizona et en Australie. De plus, les systèmes de distribution de l'eau eux-mêmes doivent être améliorés pour réduire les fuites.

Gestion intégrée des ressources en eau (GIRE)

La GIRE offre un cadre global pour la gestion coordonnée de l'eau entre les secteurs et les intervenants.Elle reconnaît que l'eau est une ressource finie et vulnérable et que la concurrence entre les utilisateurs – agriculture, industrie, municipalités et environnement – doit être gérée de manière transparente et équitable.Dans un climat caractérisé par une plus grande variabilité, la GIRE met l'accent sur des mécanismes souples de droits et d'allocation de l'eau, tels que les marchés de l'eau ou le rationnement fondé sur les priorités, qui peuvent être activés pendant la sécheresse.

Instruments politiques et économiques

Les politiques qui favorisent l'efficacité de l'eau dans tous les secteurs, comme les codes du bâtiment qui exigent des installations à faible débit et des normes d'efficacité en matière d'irrigation, sont très efficaces. Il est important de noter que les gouvernements doivent revoir les lois régissant les droits et l'attribution de l'eau. Dans de nombreux pays, les cadres juridiques sont fondés sur des conditions historiques stables et mal équipés pour gérer la réaffectation dynamique de l'eau pendant les sécheresses pluriannuelles.

Études de cas sur l'adaptation

L'hydrologie de Whiplash en Californie

La Californie illustre le défi du coup de fouet hydrologique. L'État a connu une sécheresse extrême de cinq ans en 2012-2016, suivie d'un hiver humide record en 2017 qui a rempli des réservoirs et provoqué des inondations généralisées, puis une autre sécheresse grave en 2020-2022, suivie d'un autre déluge en 2023. La réponse de l'État a été multiforme : la Sustainable Groundwater Management Act (SGMA) charge les plans locaux de mettre en équilibre l'utilisation des eaux souterraines d'ici 2040. Les grands investissements dans le stockage comprennent à la fois des réservoirs de surface (par exemple, Sites Réservoir) et une expansion massive de la recharge des eaux souterraines en utilisant des flux d'inondation excédentaires.

Le voyage de l'Australie pour la réforme de l'eau

La sécheresse du millénaire (1997-2009) en Australie a été un événement de transformation pour la gestion de l'eau, qui a conduit à la mise en œuvre de la loi de 2007 sur l'eau (Commonwealth) et du plan Murray-Darling Basin, qui ont établi un cadre national pour l'allocation de l'eau. Les principales innovations ont consisté à créer un marché solide pour les droits sur l'eau, permettant aux utilisateurs et aux régions de l'utiliser là où elle est la plus précieuse en cas de pénurie.

Conclusion

Les données sont sans équivoque : les précipitations évoluent à l'échelle mondiale et le taux de changement s'accélère.L'ère du climat stationnaire, dans laquelle l'infrastructure et la gestion de l'eau pourraient être conçues à partir de données historiques, a passé.Les gestionnaires des ressources en eau, les décideurs et les communautés sont confrontés à une nouvelle réalité définie par une variabilité accrue, des extrêmes accrus et une incertitude profonde.

La réussite dépendra d'un portefeuille de stratégies : la construction d'infrastructures grises et vertes plus résistantes, l'adoption d'outils de prévision sophistiqués, la réforme des cadres de gouvernance et d'allocation de l'eau, et la promotion d'une culture de conservation et d'efficacité. L'eau doit être reconnue non seulement comme une ressource essentielle et partagée qui soutient toute la vie et toute l'activité économique. En adoptant ces transitions avec urgence et prévoyance, les sociétés peuvent relever les défis d'un climat changeant et assurer un avenir plus sûr pour les générations à venir. Le coût de l'inaction est mesurable en raison des dommages accrus causés par les inondations, des sécheresses prolongées et des écosystèmes dégradés; les avantages d'une gestion avisée vont bien au-delà du secteur de l'eau, ce qui sous-tend la stabilité économique, la santé publique et l'intégrité de l'environnement dans un monde en rapide évolution.