Le cycle de l’eau et les réservoirs

          L’eau est inégalement répartie dans le temps et dans l’espace.  L’eau recouvre 72% de la surface du globe. On estime sont volume à environ 1400000000 km³. On sait que 97.2% de cette eau est salée, dans les mers intérieures et les océans, mais aussi dans certaines nappes souterraines. L’eau douce représente 2.8% du total. Dans ce faible pourcentage, les glaces polaires représentent 2.15%, les eaux souterraines 0.63%, les eaux de surface (lacs, fleuves et rivières) seulement 0.0019%. Reste 0.01% pour l’atmosphère.
L’eau recouvre donc les ¾ de la planète Terre. C’est toujours la même qui depuis sont apparition à la surface de ta Terre, est recyclée en permanence, passant par les différents états d’eau liquide, de vapeur d’eau ou de glace.
Ainsi toutes ces transformations permettent à l’eau de circuler entre les réservoirs : c’est le cycle de l’eau.



          Pour bien comprendre la complexité du cycle de l’eau sur terre, il ne faut pas s’arrêter aux volumes. La dynamique terrestre de l’eau a des conséquences sur le modelage des paysages par les phénomènes d’érosion et sur les variations du «  remplissage » des réservoirs d’eau. Le cycle de l’eau détermine les différents réservoirs d’eau : eaux souterraines, eaux de surface, eau atmosphérique. Chaque type de réservoir possède sa propre dynamique avec en particulier une échelle de temps de remplissage et de renouvellement qualitatif et quantitatif qui est spécifique à chacun. Les temps de séjours de l’eau dans les différents réservoirs de l’hydrosphère sont estimés en comparant les flux échangés entre les différents réservoirs et les volumes de chacun d’eux. Des échanges d’eau se produisent également entre l’hydrosphère et le manteau terrestre. Par ailleurs, dans la haute atmosphère, des molécules d’eau sont constamment décomposées par les rayons ultraviolets solaires et l’hydrogène ainsi créé, trop léger pour être retenu . Au cours du cycle de l’eau, des transferts incessants d’importantes masses d’eau se produisent entre les différents réservoirs de la planète. Ce phénomène entretient souvent l’idée que l’eau est une véritable ressource renouvelable. Mais cela n’est pas aussi simple car tout dépend en fait du réservoir considéré.
En effet, toute l’eau ne participe pas en permanence au cycle. Autrement dit, chacune des molécules d’eau de l’hydrosphère ne circule pas constamment d’un réservoir à l’autre de la planète. Une molécule peut en effet rester durant un certain temps dans un réservoir et la durée moyenne durant laquelle une molécule d’eau réside dans un réservoir est appelée temps de résidence. Ces temps de résidence dépendent de la rapidité des transferts

         Une partie de l’eau est immobilisée durablement dans les réservoirs souterrains d’une part, et   les masses glaciaires d’autre part ; elle est ainsi provisoirement «  exclue » du cycle de l’eau. L’avantage de ces transferts est qu’ils permettent aux réserves de se renouveler : plus le temps de résidence dans un réservoir est court, plus l’eau de ce réservoir est rapidement renouvelée.
Dans l’atmosphère et dans les cours d’eau, l’eau ne fait donc «  que passer », sont renouvellement y est très rapide. Dans les grand lacs son séjour est plus long. En revanche, elles séjourne beaucoup plus longtemps dans les autres réservoirs (glaciers, eaux souterraines, océans) où le temps de renouvellement, très lent, se chiffre en millénaires.

On observe ici, la durée de renouvellement moyen de chacun d’eux :
1600 à 9700 ans pour les glaciers et les calottes glacières,
1400 ans en moyenne pour les eaux souterraines,
2500 ans pour les océans,
17 ans pour les lacs d’eau douce,
1 ans pour l’humidité des sols,
16 jours pour les cours d’eau,
8 jours pour l’atmosphère.

          Au total, il y a 1 385 990 800 kilomètres cubes d’eau dans l’hydrosphère. Cependant, la plus grande part de cette énorme quantité d’eau provient des océans qui constituent le réservoir le plus important de la planète mais dont les eaux sont salées.
Ainsi s’opposent deux types de réservoirs : ceux qui font office de vecteurs (cours d’eau et atmosphère) et ceux qui jouent un rôle d’accumulateurs (glacier, nappes et océans).
Le cycle de l’eau est fortement dépendant des caractéristiques climatologiques. Il en résulte des disparités mondiales. (ex : les moussons).

          Le volume des eaux courantes superficielles, les eaux les plus utilisées par l’homme pour sa consommation, n’excède pas 1 700 kilomètres cubes, en terme de stock disponible à un instant donné, ce qui est peu. En revanche, leur renouvellement est très rapide.
Certaines d’entre elles, étroitement liées au réseau superficiel qui les pourvoit en eau et qu’elles alimentent en retour de façon régulière, se renouvellent assez rapidement. D’autres en revanche, plus profondes, n’ont que peu de liens avec la surface et se renouvellent beaucoup plus lentement : en quelques centaines ou milliers d’années, et parfois plus, pour les nappes sédimentaires profondes. La nappe des Sables-Verts de l’Albien, par exemple, qui est située sous Paris, met 30 000 ans pour se renouveler ; au Havre où elle termine son voyage, elle aurait même 100 000 ans d’âge. A l’échelle humaine, de telles eaux sont donc quasiment non renouvelables. Certains aquifères contiennent même des eaux très anciennes qui ne se renouvellent plus et qui sont dites fossiles : c’est le cas des aquifères des grès Nubiens d’Égypte, de Libye, de Tunisie et d’Algérie, qui ne sont plus alimentés aujourd’hui du fait de l’aridité du climat, et dont les eaux sont retenues prisonnières dans les entrailles de la Terre depuis 6 000 ans, date de la dernière période humide du Sahara.
Entre les quatre grands réservoirs d’eau de l’hydrosphère que sont les mers et océans, les eaux continentales (superficielles et souterraines), l’atmosphère, et la biosphère, l’échange d’eau est permanent et forme ce que l’on appelle le cycle externe de l’eau. Le moteur de ce cycle en est le soleil : grâce à l’énergie thermique qu’il rayonne, il active et maintient constamment les masses d’eau en mouvement.
Ce cycle se divise en deux parties intimement liées :
- une partie atmosphérique qui concerne la circulation de l’eau dans l’atmosphère, sous forme de vapeur d’eau essentiellement,
-une partie terrestre qui concerne l’écoulement de l’eau sur les continents, qu’il soit superficiel ou souterrain.

          Cependant, il semblerait que ces phénomènes restent suffisamment négligeables pour que globalement la quantité totale d’eau dans l’hydrosphère reste constante  On peut donc considérer que le cycle de l’eau est stationnaire c’est à dire que toute perte d’eau par l’une ou l’autre de ses parties, atmosphérique ou terrestre, est compensée par un gain d’eau par l’autre partie.


          En conséquence, malgré les impressionnantes quantités d’eau présentes sur notre planète, nous ne pouvons disposer de fait pour notre consommation que d’une part infime de toute cette eau. Mais il ne faut pas oublier que l’eau circule en permanence entre les différents réservoirs : ainsi, même si les stocks sont limités, certains sont en permanence renouvelés.

          Après une étude amplement approfondie des liens entre les réservoirs et le cycle de l’eau, nous arrivons à l’explication même du fonctionnement du cycle de l’eau. Au cours du cycle de l’eau, des transferts incessants d’importantes masses d’eau se produisent entre les différents réservoirs de la planète. Ce phénomène entretient souvent l’idée que l’eau est une véritable ressource renouvelable. Mais cela n’est pas aussi simple car tout dépend en fait du réservoir considéré. Nous allons donc ici, étudier les transformations principales de l’eau, et son mouvement cyclique.
L'évaporation
Les enveloppes terrestres contiennent de l’eau, en quantités variables : beaucoup au sein de l’hydrosphère, moins dans la lithosphère et en très faible quantité dans l’atmosphère.
L’eau de l’hydrosphère, chauffée par le rayonnement solaire, s’évapore. Cette eau rejoint alors l’atmosphère sous forme de vapeur d’eau. Cette évaporation dépend du vent, de l'ensoleillement, de la température… Lorsque l'atmosphère n'est pas saturée en eau (d'avril à octobre), une partie de la lame d'eau qui tombe est immédiatement évaporée (et cette évaporation peut également continuer après l'épisode pluvieux, si l'atmosphère n'est toujours pas saturée). Cette évaporation est d'autant plus efficace qu'on est proche de la surface du sol. Puis s'il subsiste dans l'atmosphère une zone non saturée, apparaît alors la reprise évaporatoire. Celle-ci est favorisée par la remontée capillaire.
Les précipitations
Les nuages sont formés de minuscules gouttes d’eau. Lors des pluies, la totalité de la lame d'eau tombe sur les océans (pour 7/9) et les continents (pour 2/9)
Le ruissellement
Le ruissellement désigne en hydrologie le phénomène d'écoulement des eaux à la surface des sols. Au total, il y a donc à l’heure actuelle 1 385 990 800 kilomètres cubes d’eau dans l’hydrosphère. Cependant, la plus grande part de cette énorme quantité d’eau provient des océans qui constituent le réservoir le plus important de la planète mais dont les eaux sont salées.

Les évapotranspirations
Enfin, la transpiration des végétaux intervient, on parle d'évapotranspiration. Le cycle décrit ci-dessus est essentiellement géochimique. En réalité, les êtres vivants, et plus particulièrement les végétaux ont une influence sur le cycle. Les racines des végétaux pompent l’eau du sol, et en relâchent une partie dans l’atmosphère. De même, une partie de l’eau est retenue dans les plantes. Lors de déforestation, le cycle de l’eau est fortement modifié localement et il peut en résulter des inondations

La recharge des nappes souterraines
·    L’infiltration, à travers les fissures naturelles des sols et des roches ;
·    La percolation, en migrant lentement à travers les sols.
Plus le processus est lent plus les eaux ont le temps d’interagir chimiquement avec le milieu. Plus le processus est rapide plus les phénomènes d’érosion seront marqués. À travers l’infiltration et la percolation dans le sol, l’eau alimente les nappes phréatiques (souterraines).On parle d'eau vadoses pour les eaux issues du cycle décrit ci-dessus .Les débits des eaux peuvent s’exprimer en m³/s pour les fleuves, en m³/h pour les rivières. La vitesse d’écoulement des nappes phréatiques est en revanche de quelques dizaines de mètres par an.







         Les principaux transfèrent d’eau peuvent êtres schématisés comme étant une sorte d’ «  aller-retour » entre océans et continents. L’évaporation des eaux océaniques est la source d’eau douce principale (surtout en région intertropicale). Cette eau transportée par les vents, se condense et retombe en précipitations sur l’océan lui-même (4/5) et sur les continents (1/5).
L’eau précipitée sur les continents est pour une partie réintroduite dans l’atmosphère, et pour le reste s’écoule plus ou moins directement, en direction de la mer ou elle fini par retourner et termine sa boucle.  


         Pour conclure, L'eau change de forme mais dans son cycle, c'est toujours la même. Alors forcément, elle se charge parfois d'éléments indésirables qui la polluent et qu'il faut traiter avant qu'elle ne retourne dans la nature. L'homme aujourd'hui est obligé, pour notre santé, de la surveiller. Découvrez l'état de l'eau.

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