Les scientifiques creusent profondément et trouvent un moyen de prédire avec précision la fonte des neiges après les sécheresses

D’où vient votre approvisionnement en eau?

Si vous habitez près des montagnes, par exemple en Colombie-Britannique, une grande partie de votre eau provient probablement du manteau neigeux des montagnes. Plus de 1,9 milliard de personnes dépendent globalement de la fonte des neiges et du ruissellement de ces manteaux neigeux de montagne pour leur approvisionnement en eau.

Des prévisions précises de cette tendance annuelle sont essentielles pour la planification de l’approvisionnement en eau. Et les modèles de prévision s’appuient souvent sur la relation historique entre le manteau neigeux de montagne et l’approvisionnement en eau subséquent.

Cependant, en période de sécheresse sans précédent et de changement climatique, ces modèles de prévision semblent ne plus être fiables. Suite à une sécheresse intense en Californie en 2021, la fonte des neiges provenant des montagnes a fourni beaucoup moins d’eau que les modèles historiques ne l’avaient prédit, ce qui signifie que les réservoirs sont restés plus secs que prévu. Pour la première fois en 100 ans, les modèles d’approvisionnement en eau étaient erronés.

Afin de combler les lacunes du modèle traditionnel, nous avons récemment mis au point un modèle actualisé de prévision de l’approvisionnement en eau qui prend en compte des facteurs supplémentaires, comme les déficits de stockage d’eau dans le sol et le substratum rocheux. Ce nouveau modèle améliore considérablement la précision des prévisions d’approvisionnement en eau suite à une sécheresse.

Que manque-t-il aux modèles d’approvisionnement en eau existants ?

Modèles utilisés pour prévoir la fonte des neiges considèrent généralement les pluies d’hiver et le manteau neigeux. Mais il s’avère que l’eau absorbée par le sol compte aussi. La quantité d’eau absorbée par le sol et le substrat rocheux varie d’une année à l’autre et est particulièrement affectée par la sécheresse.

Lorsque la neige fond ou qu’il pleut, la quasi-totalité de celle-ci passe d’abord sous terre avant en aval des systèmes d’approvisionnement en eau . Les processus de stockage de l’eau sous la surface du sol sont essentiels pour comprendre le sort ultime de la pluie et de la neige dans les montagnes.

L’environnement souterrain est composé de couches complexes de sol, de fractures et de substrat rocheux altéré qui peuvent stocker, retenir et transporter l’eau. Les détails de ces processus sont compliqués, mais l’effet global peut être comparé à une éponge géante.

Au cours de l’été, le sol s’assèche et redevient humide avec l’arrivée des pluies et la fonte des neiges en hiver et au printemps. Une fois que le sol est suffisamment humide, il commence à s’égoutter. Cette eau qui s’égoutte pénètre dans les eaux souterraines et les cours d’eau et finit par se retrouver dans les systèmes d’approvisionnement en eau.

La quantité d’eau qui s’égoutte dépend de la quantité de fonte des neiges et de pluie reçue, qui est incluse dans les modèles de prévision. Cela dépend également de la sécheresse initiale du sous-sol, qui n’est traditionnellement pas incluse dans les modèles de prévision.

Les plantes consomment beaucoup d’eau

La sécheresse du sous-sol cette année peut dépendre de la quantité d’eau utilisée par les plantes l’année dernière (ou même au cours des dernières années). Au cours des années plus chaudes et plus sèches, les plantes peuvent utiliser plus d’eau du sous-sol, ce qui assèche davantage le sous-sol.

Des études récentes nous montrent que les arbres assèchent régulièrement non seulement les sols, mais aussi le substratum rocheux altéré à des mètres sous la surface.

Les scientifiques ont encore du mal à déterminer à quel point ces environnements montagneux peuvent s’assécher et à quelle distance sous la surface ils s’assèchent. Avec un sous-sol plus sec au début de l’année, il faut plus de fonte des neiges avant que l’eau ne commence à s’écouler en aval des systèmes d’approvisionnement en eau.

À mesure que les sécheresses deviennent plus fréquentes et plus intenses avec le changement climatique, ce processus pourrait devenir plus important même dans les régions qui, historiquement, n’ont pas été confrontées à beaucoup de sécheresse.

Mesurer l’humidité du sous-sol

Il est difficile d’observer directement les niveaux d’humidité du sous-sol du sol, en particulier lorsqu’il est stocké dans un substrat rocheux altéré, qui peut s’étendre à plusieurs mètres sous la surface du sol et être difficile à observer.

Dans nos recherches, nous avons trouvé les mesures les plus précises en abaissant les instruments géophysiques dans les trous de forage et en prenant des lectures de teneur en eau à différentes profondeurs. En comparant ces lectures dans le temps, nous observons comment le sous-sol s’assèche et redevient humide.

Cependant, cette surveillance intensive est presque impossible à faire sur de vastes zones.

Bien que nous ne puissions pas regarder directement sous terre partout, nous pouvons suivre la quantité d’eau qui pénètre (pluie et fonte des neiges) et qui sort (utilisation de l’eau par les plantes) du sol à l’aide de données dérivées de satellites.

En prenant un compte courant de l’eau entrant et sortant du sol, nous pouvons estimer à quel point le sous-sol est sec – une mesure que nous appelons le déficit de stockage d’eau.

Les modèles d’approvisionnement en eau doivent creuser plus profondément

Notre nouveau modèle de prévision de l’approvisionnement en eau explique les déficits de stockage de l’eau dans le sol et le substratum rocheux. Cela a considérablement amélioré la précision des prévisions post-sécheresse, faisant passer la probabilité d’erreur dans le calcul des prévisions de 60 % à environ 20 %.

Puisque nous pouvons calculer les déficits avant la fonte des neiges au printemps, ils servent de signal d’alerte précoce et peuvent aider les stratégies de gestion de l’eau.

À mesure que le climat change, les problèmes d’approvisionnement en eau en Californie laissent présager des problèmes qui deviendront de plus en plus fréquents en Colombie-Britannique et dans d’autres régions tributaires de l’enneigement des montagnes. L’utilisation de modèles de prévision mis à jour à l’avenir peut aider ces régions à mieux se préparer à des pénuries d’eau continues même lorsque l’enneigement semble normal.