Une étude menée par des chercheurs de l’Université d’Arizona montre que des décennies de pompage des eaux souterraines par l’homme ont épuisé les aquifères de la région de Tucson bien plus que les variations climatiques naturelles. Publié dans la revue Recherche sur les ressources en eaul'étude fournit la première reconstruction multimillénaire pour la région qui place les impacts humains sur les eaux souterraines dans un contexte à long terme.
« C'est la première fois que nous parvenons à obtenir un enregistrement de la nappe phréatique au fil du temps », a déclaré Jennifer McIntosh, auteure principale et titulaire de la chaire Thomas Meixner d'hydrologie et de sciences atmosphériques au College of Science.
Depuis la période climatique connue sous le nom de dernier maximum glaciaire, il y a environ 20 000 ans, les précipitations ont continuellement alimenté l'aquifère sous Tucson, conclut l'étude. Pendant les périodes climatiques sèches, moins de précipitations se sont infiltrées dans l'aquifère et la nappe phréatique a baissé jusqu'à 32 mètres par rapport aux niveaux des périodes plus humides.
Cependant, le pompage moderne du milieu du XXe siècle à nos jours a provoqué un rabattement de la nappe phréatique deux fois plus important que les fluctuations climatiques naturelles.
« Cela souligne vraiment l'impact que les humains peuvent avoir sur l'environnement en peu de temps », a déclaré Chandler Noyes, premier auteur et récent diplômé de doctorat de l'Université de l'Alberta.
Avant cette étude, les informations sur les taux de recharge entre le dernier maximum glaciaire et le milieu de l'Holocène, il y a environ 6 000 ans, étaient limitées, a déclaré McIntosh. Les chercheurs ont comblé les lacunes des connaissances en analysant le mélange d'eau sous le bassin de Tucson, la vallée désertique entourant la ville.
L’eau fossile – les précipitations qui sont entrées dans un aquifère il y a plus de 12 000 ans – est naturellement mélangée à l’eau qui a réapprovisionné les eaux souterraines il y a des centaines, voire des milliers d’années, et certaines remontant à des années récentes.
Afin de reconstituer l'histoire de l'âge et de la recharge de l'eau dans le bassin de Tucson, l'équipe de recherche a identifié des marqueurs chimiques et isotopiques qui sont entrés dans l'eau soit par l'atmosphère, soit par les sédiments de l'aquifère.
Bien que ces substances naturelles fournissent des indices sur la source et l'âge d'un échantillon d'eau, l'eau provient d'un mélange de différentes époques et des modèles mathématiques sont nécessaires pour démêler les marqueurs qui se chevauchent.
L’équipe a utilisé des modèles mathématiques intégrant plusieurs marqueurs pour reconstruire l’âge des eaux souterraines, les taux de recharge et la profondeur des nappes phréatiques sur des milliers d’années. La combinaison de ces marqueurs a également fourni des données permettant de déduire les conditions climatiques passées, notamment les températures de l'air et les régimes de précipitations.
« L'eau que nous buvons porte le témoignage de ce qui s'est passé avec le climat dans le bassin de Tucson », a déclaré McIntosh, ajoutant que ces nouvelles techniques permettant de relier le climat et l'hydrologie pourraient être appliquées aux aquifères du monde entier.
Noyes a déclaré que les résultats de l'étude peuvent aider les gestionnaires des ressources en eau à anticiper la manière dont les aquifères pourraient réagir aux changements futurs, qu'ils soient naturels ou provoqués par l'homme.
« Ces méthodes fournissent des âges plus complets des eaux souterraines et une compréhension de la manière dont les niveaux des eaux souterraines réagissent au changement climatique », a-t-il déclaré.
Les habitants de Tucson ont commencé à pomper massivement les eaux souterraines vers les années 1940 pour soutenir l'agriculture irriguée et une population en croissance rapide, selon un rapport de l'Université d'Alberta. Depuis des décennies, les signes de découverts et de défaillances de puits se sont multipliés dans un environnement offrant peu de restrictions.
La loi sur la gestion des eaux souterraines de 1980 a établi des contrôles formels et introduit des mesures de durabilité. En 1992, le projet Central Arizona a commencé à livrer l’eau du fleuve Colorado à Tucson.
« Aujourd'hui, environ la moitié de l'eau de nos robinets provient des eaux souterraines locales et l'autre moitié du fleuve Colorado », a déclaré McIntosh.
Les efforts de conservation locaux, combinés aux mesures prises à l'échelle de l'État, ont aidé de nombreux puits de Tucson à se remettre partiellement d'une utilisation intensive au cours du 20e siècle. Cependant, a ajouté McIntosh, les résultats de l'étude indiquent que même si l'aquifère est quelque peu renouvelable, la recharge est lente et limitée, et le climat continue de jouer un rôle clé dans la disponibilité de l'eau à long terme dans la région.
« Même si nous remontions à la fin de la dernière période glaciaire, alors qu'il faisait beaucoup plus froid et humide dans le bassin de Tucson, nous ne pourrions pas récupérer la quantité d'eau souterraine que nous avons retirée », a déclaré McIntosh.
« Même un climat très humide ne nous sauverait pas », ce qui indique qu'aucun retour naturel à des conditions plus humides ne pourrait restaurer le volume d'eau perdu à cause du pompage.
Une tendance prometteuse est l'adoption récente par la ville de Tucson du plan One Water 2100, a déclaré McIntosh. Entre autres initiatives, le plan prévoit la poursuite et l'expansion de l'utilisation des effluents traités, notamment le rejet des eaux usées recyclées dans la rivière Santa Cruz, où elles s'infiltrent dans le sol et contribuent à recharger l'aquifère.
« Nous pouvons améliorer la recharge en ajoutant plus d'eau », a-t-elle déclaré. « Une façon d'y parvenir consiste à rejeter nos effluents traités dans les endroits où nous savons qu'il y a une recharge moderne, offrant le plus grand potentiel de cette eau jusqu'à la nappe phréatique. »
