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Des ruisseaux aux fleuves : des systèmes sous pressions croissantes

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Des ruisseaux aux fleuves : des systèmes sous pressions croissantes

Entre ruralité et urbanité, le fleuve est une figure familière de notre environnement, une ressource essentielle, un moyen de déplacement, un facteur de développement et le porteur d’identités régionales. Michel Meybeck, directeur de recherche au CNRS et membre de l’unité « Structure et fonctionnement des systèmes hydriques continentaux » (SISYPHE, CNRS/UPMC/EPHE) revient sur l’évolution des systèmes hydriques planétaires.

 

Le fleuve est un objet de recherche transverse. Les hydrologues le conçoivent comme résultant de l’action du climat sur la surface terrestre, sous la forme d’un réseau de ruisseaux convergeant vers un exutoire unique, océan, mer ou lac. Cette eau transporte des matériaux, dissous et particulaires, arrachés au continent par l’érosion des sols et analysés par les géochimistes pour en déterminer l’origine, quantifiés par les géographes pour en déduire la vitesse de l’érosion des continents, l’évolution des vallées et des lits fluviaux, et pris en compte par les océanographes dans la régulation des estuaires et des zones côtières en eau, sédiments, éléments nutritifs (carbone, azote, phosphore, silice) et en contaminants. Pour les sédimentologues et les géologues, qui travaillent à d’autres échelles de temps (millions d’années), durant lesquelles les montagnes s’élèvent et les continents se déplacent, les fleuves sont des agents majeurs des grands cycles sédimentaires, biogéochimiques ; ils régulent le CO2 atmosphérique, et donc le climat.

 

 

 

Schéma de paysage naturel et anthropisé. À l’Holocène, les différents éléments des systèmes fluviaux sont connectés entre eux, assurant une régulation hydrologique, biogéochimique, morphologique et écologique depuis les têtes de bassin jusqu’à la côte. Les systèmes répondent graduellement aux variations séculaires ou millénaires du climat. À l’Anthropocène, l’action de l’Homme modifie les systèmes fluviaux par la déforestation, la mise en culture, la disparition des zones humides, l’artificialisation du cours fluvial, les rejets miniers, industriels et urbains. La connectivité est contrariée par des barrages, les diversions d’eau pour l’irrigation, les prélèvements excessifs dans les nappes aquifères. À ces effets directs s’ajoutent au XXIe siècle ceux du changement climatique mondial dont le réchauffement, le changement des précipitations et l’élévation du niveau marin. Sur la côte, la rétention des sédiments dans les réservoirs conduit à une reprise de l’érosion et les apports de nutriments et de polluants à l’altération des écosystèmes côtiers. Les eaux souterraines sont soumises à des contaminations multiples provenant des mines, des industries, de l’agriculture et de l’urbanisation. D. R.

 

L’Homme, acteur géologique sur les systèmes fluviaux ?

Utilisateur essentiel des fleuves pour ses ressources en eau, sa nourriture, ses déplacements, son énergie, le refroidissement, l’évacuation de ses déchets, l’Homme est le dernier maillon de la chaîne et devient l’acteur central d’un changement global. Depuis les années 1950 les impacts anthropiques, sont passés de l’échelle locale – petits fleuves - à globale : construction de grands barrages, irrigation massive, pollutions multiples, introduction d’espèces aquatiques exotiques ou invasives. Ainsi l’explosion démographique des zones urbaines, l’industrialisation, l’exploitation du territoire n’ont de cesse de modifier le cours de certains des plus grands fleuves du monde (Mississippi, Volga, Nil, Yang Tse Kiang…). L’Homme devient le facteur de contrôle direct des systèmes fluviaux sur plus de la moitié de la planète. L’autre moitié est aussi sous son influence indirecte depuis quelques décennies : le changement climatique global commence à affecter les régimes hydrologiques et thermiques des fleuves, modifiant cette ressource en eau majeure et ses équilibres complexes. Les fleuves sont bien entrés dans la nouvelle ère géologique contemporaine, baptisée Anthropocène par Paul Crutzen (prix Nobel de chimie en 1995).

 

Des fleuves entravés et asséchés

À l’échelle des dernières 20.000 années les grands systèmes fluviaux ont subi de multiples transformations sur plus de la moitié des continents en raison des variations climatiques naturelles. Certains fleuves sont très sensibles aux variations climatiques et aux impacts anthropiques comme le fleuve Jaune (Huang He) en Chine. Son delta se construit par l’apport d’un milliard de tonnes par an de sédiments arrachés au Plateau du Lœss. Si le phénomène s’est amplifié depuis 1.000 ans en raison de la déforestation, il tend à se réduire depuis vingt ans grâce aux mesures de protection des sols et à la rétention par les barrages. À la fin du XXe siècle, il ne coulait plus vers la mer pendant plusieurs mois.

 

Les grands barrages constituent le plus grand bouleversement des systèmes fluviaux à l’échelle globale. Les régimes hydrologiques sont décalés de plusieurs mois, les régimes thermiques modifiés, le transit sédimentaire des fleuves diminué d’un facteur dix, voire cent. Les réservoirs stockent les nutriments provenant de l’amont (azote, phosphore…) et émettent des gaz à effet de serre (méthane). Ils constituent des obstacles à la circulation des poissons, en particulier aux migrateurs, et altèrent la biodiversité. La création de nouvelles zones humides en région tropicale peut s’accompagner de maladies spécifiques de ces milieux. Les dérivations pour l’irrigation, qui vont souvent de pair avec les barrages, sont à l’origine d’une diminution très marquée des débits de certains fleuves, totalisant plus de 10 millions de km2 partout dans le monde (par exemple le Colorado ou le Nil).

 

Les cent dernières années ont vu le développement de l’eutrophisation, plus particulièrement depuis les années 1950. Cette dégradation du milieu aquatique est liée à un apport excessif de substances nutritives (nitrates d’origines agricoles, ammoniaque des eaux usées urbaines, et phosphore des détergents et des eaux usées domestiques) génère des excès d’algues qui altèrent la qualité de la ressource en eau, ou celle des milieux côtiers, comme en Bretagne. Dans les fleuves français souvent très eutrophes, comme la Loire, une nette amélioration est observée depuis dix ans, mais la réponse de la zone côtière est beaucoup plus lente.

 

Quel avenir pour les fleuves du monde ?

L’avenir des fleuves est difficile à évaluer car il n’existe pas de modèle général, tout au plus des similarités régionales. Des grands fleuves sibériens (Ob, Ienisseï, Lena) à la plaine amazonienne, en passant par les fleuves du Sahel, les rivières alpines ou caucasiennes, il est impossible de parler de « fleuve de référence », ni en ce qui concerne sa situation actuelle, ni pour sa réponse au Changement Climatique et aux pressions humaines. Cette grande diversité tient aux gradients climatiques qui régissent les régimes hydrologiques, au relief de la Terre, à la composition des roches drainées par les fleuves, à la stabilité ou à la dynamique des bassins versants. Les indicateurs de pressions humaines, comme la densité de population, l’usage de pesticides et d’engrais sur des terres agricoles, les effluents de fonderies et d’industries, les rejets miniers et urbains, la densité des réservoirs, varient d’un facteur de un à mille, suivant les bassins fluviaux. Chaque système fluvial doit être étudié spécifiquement dans un double contexte de changement local - à l’échelle du bassin - à global. Cette approche est mise en œuvre depuis deux décennies sur la Seine, par le programme Piren-Seine.

 

Pour en savoir plus :

Unité « Structure et fonctionnement des systèmes hydriques continentaux (Sisyphe) »Nouvelle fenêtre

  

Le programme Piren-SeineNouvelle fenêtre



18/03/13