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L’Europe peut-elle utiliser les données climatiques pour mieux gérer la sécheresse des rivières ?

Rive du Rhin à marée basse à Cologne, Allemagne. En arrière-plan, le port de Rheinauhafen avec ses tours « grues » et la cathédrale de Cologne.
Rive du Rhin à marée basse à Cologne, Allemagne. En arrière-plan, le port de Rheinauhafen avec ses tours « grues » et la cathédrale de Cologne.   -   Tous droits réservés  firina
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Face à la sécheresse des rivières qui affecte grandement et de plus en plus fréquemment les ressources en eau du continent, les populations et les économies doivent trouver de nouveaux moyens de s'adapter.

Au 1er juin 2018, les résultats indiquaient 4,5 %. Un mois plus tard, 10,8 % et près de quatre mois plus tard, au 20 octobre, environ 35,9 % des rivières et fleuves européens affichaient un niveau d’eau anormalement bas ; le plus bas depuis au moins 1991. L’été, peu pluvieux, a privé les principaux systèmes d’alimentation de cette eau dont ils ont tant besoin, tandis que les vagues de chaleur à répétition ont accéléré l'évaporation et favorisé les pertes d'eau. Cette année, la sécheresse est apparue dans une grande partie de l'Europe centrale dès le mois d’avril, de manière modérée à extrême, selon les données du Service Copernicus concernant le changement climatique (C3S). Dans de nombreuses régions, la sécheresse a continué durant tout le mois de juin, faisant de 2020 la troisième année consécutive à présenter des conditions de sécheresse inattendues, d’après le Service Copernicus de gestion des urgences.

Source : Débit fluvial dérivé du modèle EMS de Copernicus. Crédit : Service Copernicus de gestion des urgences / ECMWF.

À l'avenir, ce phénomène pourrait bien devenir récurrent. Les experts prédisent que d’ici le milieu du siècle, les sécheresses deviendront de plus en plus fréquentes, menaçant une multitude de secteurs d’activités, de l'approvisionnement en eau et en énergie au transport fluvial et à l'agriculture. « La sous-région méditerranéenne, qui souffre déjà le plus de la pénurie d'eau, devrait subir les incidences négatives du changement climatique sur la sécheresse les plus prononcées », a confirmé à Euronews l'équipe du Centre commun de recherche (CCR) dédiée à la sécheresse. « En conséquence du réchauffement climatique, les déficits d’écoulement dans cette région devraient devenir plus fréquents, plus sévères et durer plus longtemps », a déclaré l'équipe du CCR. Si les températures mondiales augmentent encore de 3 degrés, les chercheurs estiment que 11 millions d’individus et 4,5 millions d'hectares supplémentaires pourraient être confrontés chaque année à des sécheresses qui ne se produisaient auparavant qu'une fois tous les 10 ans. « Nous constatons une vraie fracture en Europe, avec davantage de sécheresse dans le sud et moins dans le nord », explique Niko Wanders, chercheur sur les situations hydrologiques extrêmes à l'Université d'Utrecht. « Nous constatons que les sécheresses extrêmes risquent de s’aggraver. Ceci est dû à des températures plus élevées et à une plus grande évaporation, se traduisant par des pertes d'eau plus importantes. »

©ESRI

Selon les experts de l'Université de Birmingham, le fait que les rivières reçoivent moins d'eau des glaciers est un autre facteur majeur. Le réchauffement des Alpes européennes ces trois dernières décennies, associé à une diminution des chutes de neige, a entraîné la perte d’un peu moins de 54 % de la superficie glaciaire depuis 1850 ; et les prévisions à long terme indiquent des réductions supplémentaires considérables.

Les rivières touchées par la sécheresse perdent davantage qu’une hauteur d'eau. En effet, la diminution des eaux de pluie signifie que les eaux fluviales ne peuvent pas diluer efficacement les polluants. Les experts du Consortium de recherche MaRIUS expliquent que cela implique des concentrations plus élevées d'azote et de phosphore, de métaux lourds et de micro-plastiques. Ces amas de dépôts organiques stimulent la production d'algues, conduisant à des efflorescences qui pourraient rendre l'eau inutilisable pour l'usage humain. Les eaux plus chaudes contiennent également moins d'oxygène que les eaux froides, ce qui nuit aux poissons et autre faune aquatique.

Barge à conteneurs sur le Rhin, en Allemagne, à marée basse.

Lorsque le niveau des eaux baisse, les entreprises et les sources de revenus subissent aussi des pertes. L'approvisionnement en électricité, l'agriculture, la production industrielle, les fournisseurs d'eau, etc. comptent sur un apport constant d'eau douce pour répondre à la demande. En 2018, les eaux basses du Rhin ont rendu une grande partie de la voie navigable inaccessible à la majorité de la flotte, notamment aux bateaux les plus gros et plus récents, empêchant des fournisseurs importants de transporter leurs marchandises et obligeant des entreprises, tous secteurs confondus, à réduire leur production. Bien qu'il s'agisse d'une fluctuation naturelle du fleuve, selon la Commission centrale pour la navigation du Rhin (CCNR), les bas niveaux du fleuve ont des répercussions économiques plus importantes que par le passé, lorsque les activités industrielle et de transport étaient moins intenses. Selon un rapport récent, l'industrie du transport maritime aurait perdu aux alentours de 2,4 milliards d'euros, en Allemagne.

Aux Pays-Bas, la sécheresse record de 2018 a causé l’abaissement du niveau des nappes phréatiques, exposant un million de logements à un risque d'affaissement des sols. En septembre 2003, suite à un manque de précipitations et des températures estivales élevées, le Danube inférieur a enregistré sa hauteur d’eau la plus basse depuis 1840. Les bateaux et les barges ont dû faire halte du sud de l'Allemagne jusqu'en Roumanie, où sa centrale nucléaire a été fermée pendant près d'un mois, faute d’eau pour refroidir ses réacteurs. Au Royaume-Uni, les experts de MaRIUS estiment qu'au cours des 40 dernières années, les faibles débits ont empêché environ 4,6 TWh de production électrique, entraînant des pertes de 45 millions de livres par an pour les entreprises.

Analyse historique des effets potentiels des faibles débits et de la sécheresse sur les centrales thermiques britanniques actuelles, au vu de la réglementation environnemental

Aller dans le sens du courant ?


Selon une étude récente du CCR, dans le pire des scénarios climatiques, les pertes économiques engendrées par la sécheresse pourraient être multipliées par cinq. Mais, avec la mise en place de mesures d'atténuation, le même document indique que cette hausse pourrait être réduite de moitié.
« Il est essentiel de planifier », explique Niko Wanders. L'amélioration de la planification et de la gestion de l'eau dépend de plus en plus des données climatiques, car celles-ci aident à prévoir quand des périodes de sécheresse pourraient survenir. « La gestion proactive des rivières repose sur la prévision des risques de sécheresse ; de bonnes observations en temps réel sont essentielles », ajoute Wanders. Les experts du C3S et de l’Institut suédois de météorologie et d’hydrologie (SMHI) développent actuellement un service qui aiderait les autorités et les entreprises à devenir plus résilientes face aux phénomènes extrêmes, tels que la sécheresse des rivières. Le service se base sur des modèles hydrologiques et climatiques régionaux pour prévoir les débits d'eau sur plusieurs mois, et pour informer sur la façon dont le changement climatique pourrait influencer les précipitations, les températures et le niveau des rivières, en allant vers 2100.

Prévisions du débit moyen des cours d’eau en mars 2020, initialisées le 1er février 2020.

« Les principales industries utilisant les prévisions hydrologiques sont la gestion de l’eau et des déchets, la gestion des risques d'inondation, la protection civile, l'hydroélectricité, le transport fluvial, l'agriculture et le tourisme », déclare Shaun Harrigan, spécialiste des prévisions hydrologiques au Centre européen pour les prévisions météorologiques à moyen terme (ECMWF). « Les prévisions hydrologiques assurent auprès de ces industries la fonction d’un système de détection précoce de ces phénomènes extrêmes, indiquant lorsqu'il y a trop ou trop peu d'eau dans la rivière. Cela leur permet d'être plus résilientes face aux phénomènes hydrologiques extrêmes, en prenant des décisions plus intelligentes avec des résultats socio-économiques plus positifs », explique Shaun Harrigan.

Les autorités locales des régions méditerranéennes s’efforcent de mieux gérer les ressources en eau en cas de sécheresse. Dans l'est de l'Espagne, la Confédération hydrographique du Bassin du Júcar, qui approvisionne en eau d'irrigation environ 150 000 hectares de terres, des villes, centrales hydroélectriques et industries, se base sur les informations climatiques fournies par le C3S pour adapter son allocation d’eau aux conditions météorologiques et aux apports en eau, et pour accroître sa résistance dans une région en proie à une sécheresse continue depuis 2013. Cette activité vise à relier les données climatiques et hydrologiques européennes aux données locales, afin de permettre aux autorités locales de mieux planifier en cas de pénurie d'eau.

La société de distribution de l’eau à Madrid, Canal Isabel II, agit sur plusieurs fronts pour lutter contre l’assèchement de la région et fournir de l’eau à plus de 6 millions de personnes. « Nous subissons les conséquences du stress hydrique depuis un certain temps ; les contributions moyennes à nos réservoirs ont chuté de près de 20 % ces trente dernières années, par rapport à la moyenne observée depuis 1914 », déclarent les représentants de la société. En plus de posséder des sources de secours, la société utilise des modèles pour prédire la disponibilité des ressources en eau et prévoit d'équiper ses réservoirs de systèmes d'alerte précoce pour parer aux phénomènes extrêmes. Canal Isabel II a également investi dans la régénération des eaux usées à des usages urbains et industriels, ce qui permet de réduire la quantité d'eau douce exploitée.

En Italie, une société de conseil fournit des outils numériques permettant une meilleure gestion de l'eau. « Nous créons des services capables de prédire les besoins en eau et la disponibilité des ressources en eau, de manière saisonnière et dans le contexte du changement climatique, pour un large éventail d'utilisateurs : autorités chargées de l’irrigation, gestionnaires des ressources en eau, compagnies énergétiques », explique Paolo Mazzoli, directeur technique de GECOSISTEMA. Le service SmartRIVER utilise des données de C3S et d’autres fournisseurs, ainsi que des données spécifiques à chaque site (par ex., des stations météorologiques), pour réaliser des prévisions de débit et de disponibilité des ressources en eau adaptées aux besoins des utilisateurs. « SmartRIVER est actuellement opérationnel et évalue, deux fois par mois, les volumes d'eau entrants pour le réservoir du Ridracoli », explique Paolo Mazzoli. « Construit au début des années 80 sur les Appenins de la région Émilie-Romagne, ce barrage renferme 30 millions de m3 d'eau et approvisionne plus d'un million de personnes en eau potable, sur quatre provinces », informe Paolo Mazzoli. « Grâce aux prévisions, le gestionnaire du réservoir peut optimiser l'utilisation et la distribution de l'eau. »


Shaun Harrigan précise que, pour prédire avec précision le débit d’un cours d’eau, il est nécessaire de simuler l'ensemble du cycle de l'eau. « Traditionnellement, cela se faisait au niveau du bassin, où nous disposions de bonnes observations concernant les conditions météorologiques et le débit fluvial. Aujourd’hui, […] les satellites nous permettent de réaliser des prévisions hydrologiques dans des régions du monde où nous ne recevons que peu ou pas d'observations au sol », ajoute Shaun Harrigan. Des incertitudes persistent cependant. « L'une des plus grandes incertitudes réside dans la prévision des événements météorologiques extrêmes entraînant des phénomènes hydrologiques extrêmes, surtout plus d'une ou deux semaines à l'avance », reconnaît Harrigan. « Une autre est la capacité à simuler ce que deviennent les précipitations lorsqu'elles s'infiltrent et se déplacent dans le sol. Mais les innovations en matière de télédétection sont très prometteuses. »

Néanmoins, prédire le niveau des rivières implique également d’examiner d'autres facteurs. Selon les experts du CCR, les informations concernant les quantités d'eau prélevées à des fins différentes ou la manière dont l'extraction des eaux souterraines affecte le débit des rivières font toujours défaut. « L’aspect le plus délicat des modèles hydrologiques est la prise en compte des interactions humaines dans le bilan hydrique, notamment à grande échelle spatiale. Selon l'équipe du CCR, « améliorer notre capacité à modéliser ces facteurs réduira considérablement les incertitudes qui demeurent en matière de surveillance et de prévision de la sécheresse ».