L'Afrique du Sud sort lentement hors de l'eau – par jusqu'à 2 millimètres par an selon la région. Il avait été supposé jusqu'à présent que ce phénomène était dû à l'écoulement du manteau dans la croûte terrestre. Cependant, une étude réalisée par l'Université de Bonn fournit désormais une autre explication: les sécheresses et la perte d'eau associée sont la principale raison de ce soulèvement foncier. Les résultats ont maintenant été publiés dans le Journal of Geophysical Research: Solid Earth.
Le fait que l'Afrique du Sud augmente est connue depuis plusieurs années parce que le pays dispose d'un réseau de récepteurs GPS permanents. Leur position horizontale et leur taille peuvent également être déterminées avec précision au millimètre à l'aide des données satellites.
« Ces données ont montré une augmentation moyenne de 6 millimètres entre 2012 et 2020 », explique le Dr Makan Karegar de l'Institut de géodésie et de géoinformation à l'Université de Bonn, qui est membre de la zone de recherche transdisciplinaire à terme durable.
De nombreux chercheurs soupçonnaient jusqu'à présent que cela était dû au phénomène géodynamique et a supposé qu'il y avait un soi-disant panache – une énorme structure en forme de tube qui transporte le matériau chaud à la surface à partir de couches plus profondes – sous le manteau de la Terre dans ce sous-continent. Selon cette théorie, la masse montante pourrait provoquer un gonflement de la croûte de la Terre et cela expliquerait le changement de hauteur.
« Cependant, nous avons maintenant testé une autre hypothèse », explique Karegar. « Nous pensons qu'il est également possible qu'une perte d'eaux souterraines et des eaux de surface soit responsable du soulèvement des terres. »
Élever pendant les sécheresses
En collaboration avec Christian Mielke, le Dr Helena Gerdener et le professeur Dr Jürgen Kusche de l'Institut de géodésie et de géoinformation, Karegar a étudié cette théorie dans l'article récemment publié. Au cours de leurs recherches, l'équipe a examiné, entre autres, des schémas de précipitations dans les différentes régions de l'Afrique du Sud et trébuché sur des parallèles clairs dans les données: les zones qui avaient subi de graves sécheresses ont connu un soulèvement foncier particulièrement prononcé.
Les géodéistes ont également comparé ces résultats avec les données de la Mission Satellite Grace. L'équipement de mesure des satellites Grace a régulièrement mesuré tout changement des forces gravitationnelles dans les régions qu'ils venaient de voler depuis l'orbite.
« Ces résultats peuvent être utilisés pour calculer, entre autres, le changement dans la masse totale du stockage de l'eau, y compris la somme des eaux de surface, l'humidité du sol et les eaux souterraines », explique Mielke. « Cependant, ces mesures n'ont qu'une faible résolution spatiale de plusieurs centaines de kilomètres. »
Les données par satellite soutiennent l'hypothèse de la sécheresse
Il est possible de diviser l'Afrique du Sud en grandes zones de planification en fonction des données de grâce, puis de calculer les valeurs moyennes pour chaque zone. Bien que les satellites ne fournissent qu'une image approximative de la distribution de l'eau, ils ont également clairement montré que plus la masse d'eau dans une zone de planification est faible, plus le soulèvement des stations GPS dans cette zone est élevée. Les modèles hydrologiques ont également soutenu l'hypothèse. Ces modèles peuvent montrer sur un ordinateur l'influence que les sécheresses ont sur le cycle de l'eau à une résolution très élevée (contrairement aux données de grâce).
« Ces données ont également montré que le soulèvement des terres pouvait principalement s'expliquer par la sécheresse et la perte de masse d'eau associée », explique Mielke.
Si les masses terrestres sèchent, la Terre se gonfle à ces endroits, similaire à une boule en mousse qui était auparavant maintenue sous pression (bien que dans le cas du terrain, la pression a été exercée par l'eau). Cet effet peut être utilisé pour enregistrer l'étendue d'une sécheresse plus précisément que jamais, en utilisant une méthode relativement peu coûteuse et nécessite moins d'efforts.
Ceci est particulièrement important car une grande partie des réserves d'eau sont stockées sous la surface de la Terre. Les gens extraient depuis longtemps ces eaux souterraines via des puits pour une utilisation comme eau potable, pour arroser leurs plantes et aussi pour les processus industriels.
Les récepteurs GPS permanents peuvent désormais être utilisés pour comprendre dans quelle mesure ces réserves ont déjà été épuisées. Si nécessaire, ces informations pourraient être utilisées pour décider quand il est temps de commencer à rationner cette précieuse ressource. Ce problème devrait devenir plus grave à l'avenir en raison du changement climatique et du changement qui en résulte des schémas de précipitations.
Soit dit en passant, l'Afrique du Sud agit également comme un bon exemple ici. Le pays a souffert d'une sécheresse dévastatrice entre 2015 et 2019, lorsque la ville du Cap vivait sous la menace imminente du « jour zéro » – complètement sans eau.
