Le cycle de l’eau : de la mer à la terre
Le cycle de l’eau se répète indéfiniment à travers plusieurs étapes.
En effet, l’eau douce se renouvelle en permanence sur terre avec le cycle de la masse d’eau.
Cette eau passe de la mer à l’atmosphère et ensuite de la terre à la mer.
Le cycle global de l’eau est ainsi un ensemble de mécanismes internes et externes complexes (températures et pressions sur Terre).
Ils sont eux-mêmes soumis à de nombreuses variables d’ordre physique et chimique.
Le volume des océans a très peu varié depuis que l’eau existe sur terre. Les pertes et les déficits se compense selon l’état de l’eau.
La Terre se gère et se régule naturellement.
L’eau de la Terre est toujours en mouvement et change constamment d’états.
Cette eau, ainsi présente sur terre depuis sa création, se recycle perpétuellement.
L’eau dans tous ces états
Sur terre, l’eau passe par trois états physiques principaux :
- liquide sur la surface et dans la croûte terrestre
- solide dans les pôles et aux sommets des hautes montagnes
- vapeur d’eau dans l’atmosphère
Ces trois états naturels déterminent les lieux de stockage de l’eau sur la terre :
- atmosphère
- biosphère
- eaux continentales
- eaux souterraines
- mers et océans
L’eau se trouve essentiellement dans l’hydrosphère, la lithosphère et dans une moindre mesure dans l’atmosphère.
Par contre l’eau se déplace d’un milieu à l’autre de manière permanente grâce des mécanismes physiques dont les principaux sont :
- évaporation
- condensation
- précipitations
Ces mécanisme, permanents, forment un cycle fermé que l’on nomme cycle externe de l’eau.
C’est le soleil qui fait fonctionner ce cycle fermé avec la chaleur qu’il dégage.
Le cycle de l’eau régule ainsi le régime énergétique de la terre.
Mais e cycle de l’eau n’a pas de point de départ.
Mais on peut choisir les océans comme point de départ.
Ceux-ci fournissent environ 90 % de l’eau évaporée qui entre dans le cycle de l’eau.
Le soleil réchauffe ainsi l’eau des océans et celle-ci s’évapore dans l’air.
L’évaporation est le principal mécanisme avec lequel l’eau liquide se transforme en vapeur d’eau (ou gaz) dans l’atmosphère.
Le principe est simple, l’énergie du soleil défait les molécules d’eau ce qui entraîne l’évaporation rapide au point d’ébullition (100°C).
Par contre, quand l’humidité relative de l’air est de 100 % (à saturation), il ne peut pas y avoir évaporation.
Des mécanismes d’échanges complexes
Outre l’évaporation, le soleil provoque notamment le mouvement des masses d’air et indirectement la distribution de chaleur dans les masses liquides.
Cela induit la circulation de l’eau dans l’atmosphère (composante atmosphérique) et son écoulement (composante terrestre).
Cela se résume ainsi avec des cycles courts :
- mer – atmosphère – mer
- mer – atmosphère – terre – mer
- terre – atmosphère – terre
En soi, l’atmosphère n’est pas un lieu de stockage important de l’eau.
Par contre, les cycles courts font clairement apparaître que l’atmosphère est la voie de passage principale autour de la terre.
- Évaporation et évapotranspiration
- Condensation
- Précipitations
- Infiltration
- Ruissellement
- Écoulement fluviatile
- Stagnation
- Transpiration
- Retour à la mer
Évaporation et évapotranspiration :
Une partie des eaux de mer se transforme en vapeur d’eau sous l’action du soleil.
De même ainsi l’eau des plantes et des animaux par évapotranspiration.
En moyenne, 65 % des précipitations qui arrivent au sol s’évaporent.
Quand le soleil réchauffe l’air près de la surface de la Terre, l’air devient plus léger et s’élève ainsi vers des températures plus froides.
Avec l’air, les vapeurs d’eau s’élèvent et refroidissent.
Comme les températures baissent, la condensation se produit et les nuages peuvent se former dans l’atmosphère.
Dans le sol, les racines des végétaux pompent l’eau et en relâchent une partie dans l’atmosphère (voir transpiration des plantes).
Condensation :
Quand l’eau des océans s’évapore, des nuages se forment dans le ciel.
La condensation est d’ailleurs le contraire de l’évaporation.
Même quand le ciel est bleu et dégagé, l’eau est présente sous forme de vapeur et de gouttelettes.
La condensation est ainsi le processus de transformation de la vapeur en eau liquide (il pleut).
La condensation est importante notamment pour le cycle de l’eau puisqu’elle forme les nuages qui provoquent eux-mêmes les précipitations.
C’est le principale mécanisme qui fait retourner l’eau sur Terre.
Précipitations :
La précipitation est la libération de l’eau des nuages sous forme de pluie (eaux pluviales), neige ou neige fondante et grêle.
Avec ce mécanisme, l’eau retourne sur terre et dans les océans.
Mais pour produire une seule goutte de pluie, il faut des millions de gouttelettes.
Globalement, la totalité de l’eau tombe sur les océans (pour 7/9) et le reste sur les continents (pour 2/9)
Pour provoquer la précipitation, le mécanisme nécessite d’abord des fines gouttelettes d’eau qui se condensent et qui s’accumulent.
Ensuite es fines gouttelettes produisent une gouttelette plus grosse et plus lourde qui tombe du nuage.
C’est la précipitation.
Une partie de l’eau de pluie sert le sol et les plantes.
Une autre partie ruisselle et alimente les eaux de surface (lacs et rivières).
Le reste s’infiltre dans le sol et les sous-sols pour remplir les nappes souterraines.
Les végétaux ont une influence sur le cycle car l’eau pompée par les racines des végétaux est en partie relâchée dans l’atmosphère (évapotranspiration) ce qui permet de réguler les températures.
Infiltration :
Une partie des eaux pluviales s’infiltrent dans le sous-sol et les roches qu’elle soit sous la forme de pluie ou de neige s’infiltre dans le sous-sol et les roches.
En moyenne, 11 % des précipitations s’infiltrent dans le sous-sol pour recharger les nappes phréatiques.
Le reste s’infiltre dans la couche supérieur du sol et alimente les cours d’eau.
En sous-sol , l’eau forme des zones insaturées et des zones saturées dans lesquelles elle occupe tout l’espace.
Ainsi l’eau de pluie qui s’infiltre dans les nappes et les sols peut rester en place des milliers d’années avant de retourner dans les océans.
Cette eau d’infiltration peut aussi parcourir de longues distances, rester stocker dans le sous-sol et retourner à la surface.
Mais une autre partie voyage près de la surface du sol et émerge rapidement avec la gravité pour rejoindre les cours d’eau.
Ruissellement :
Une partie des eaux rejoint les eaux de surfaces : rivières, fleuves, lacs…
En moyenne, 24 % des précipitations ruissellent vers les cours d’eau.
Certaines pratiques agricoles, la déforestation, et l’urbanisation augmentent le ruissellement des eaux de pluie sur le sol.
L’eau retombe sur le sol et génère des ruissellement.
La majorité d’eau des rivières provient directement des ruissellements des précipitations (écoulement de surface).
Le rôle des rivières est de récupérer et de relâcher l’eau des sols.
Dans les climats plus froids, la fonte des neiges et des glaces génèrent des écoulements au printemps qui grossissent les rivières (fonte nivale).
Le mécanisme précipitations / écoulement de surface varie selon le temps et la géographie ainsi qu’avec la géologie physique et la topographie du sol.
Écoulement fluviatile :
Les rivières s ‘écoulent vers les océans qu’elles remplissent.
Mais elles remplissent aussi les nappes phréatiques avec la décharge de l’eau en aval par leurs lits.
A ce titre, l’écoulement fluviatile est en perpétuel changement et son mécanisme dépend de l’écoulement pluvial dans son bassin versant.
Le bassin versant draine l’eau vers la rivière et affecte la qualité de cette eau au passage (boue, déchets, etc..).
La partie de la pluie qui alimente directement la surface du cours d’eau est très faible.
En effet, la surface des cours d’eau ne représente qu’une très petite fraction de la surface totale du bassin versant.
Le principe est simple, les grandes rivières ont des grands bassins versants et les petites rivières ont des petits bassins versants.
C’est pour cela que les petites rivières augmentent et diminuent leur volume plus rapidement que les grandes rivières.
Les rivières ne comptent que pour 0,006 % de la quantité totale d’eau douce.
Stagnation :
L’eau se stocke dans de grands réservoirs naturels.
Le temps des cycles courts peut être long.
En moyenne, l’eau reste 8 jours dans l’atmosphère.
Par contre, elle reste 17 ans dans les lacs et environ 2500 ans dans les océans.
La vie d’un glacier varie de quelques dizaines d’années à quelques millions d’années.
La quantité d’eau dans les rivières et des lacs varie ainsi en fonction des arrivées d’eau et des rejets.
Au total, 20 % de toute l’eau douce sur terre se trouve le lac Baïkal en Asie et 20 % dans les Grands Lacs des États – Unis (Huron, Michigan et Supérieur).
Transpiration :
Il n’y a pas que l’homme et les espèces animales qui transpirent.
En effet, la végétation transpire aussi.
Ainsi environ 10 % de l’humidité de l’atmosphère est relâchée par la transpiration végétale.
L’eau s’évapore ainsi de la surface des feuilles.
En plus le taux de cette transpiration augmente avec le mouvement du vent ou de l’air et la température.
Retour à la mer :
L’eau des réservoirs naturels s’évapore sous l’action du soleil puis regagne la mer et les océans avec les précipitations.
Article : P. du Chélas
Catastrophes naturelles et Climat
Qualité et critères de l’eau
Lacs souterrains en Antarctique
Fonte des glaces en Arctique
Eau douce : une ressource stratégique mondiale
Pénurie d’or bleu, le monde manque d’eau
El Niño : océans et nature en ébullition
Marées noires et impact environnemental
Surexploitation des ressources naturelles
Convention d’Aarhus / UICN / AI Act
Crédits Photos : Pixabay.com
Site web de partage d’images diffusées en licence libre
