Le cycle de l’eau

Le cycle global de l’eau obéit à des mécanismes internes et externes complexes qui sont influencés par de nombreuses variables d’ordre physique et chimique.

Grâce aux conditions particulières de température et de pression qui règnent sur Terre, l’eau y est présente dans ses trois états physiques :

  • vapeur d’eau dans l’atmosphère,
  • liquide sur la surface et dans la croûte terrestre,
  • solide dans les pôles et aux sommets des hautes montagnes.

C’est ainsi que l’on distingue quatre grands réservoirs d’eau :

  • les mers et océans,
  • les eaux continentales (superficielles et souterraines),
  • l’atmosphère,
  • la biosphère.

L’eau transite d’un milieu à l’autre selon un cycle interne (cf. schéma ci-dessous) qui est commandé par des mécanismes physiques dont les moteurs essentiels sont :

  • l’évaporation,
  • la condensation,
  • les précipitations.
Le cycle de l'eau terrestre © BRGM – Michel Villey"
Le cycle de l’eau terrestre © BRGM – Michel Villey

L’eau dans l’atmosphère, une étape importante du cycle de l’eau

L’entrée de l’eau dans l’atmosphère s’opère par le mécanisme de l’évaporation qui traduit le passage de l’état liquide à l’état gazeux (vapeur). Dans certaines circonstances, on peut observer une sublimation, l’eau sous forme de glace passe directement à l’état de vapeur. La vapeur d’eau provient de l’évaporation des océans, des rivières, de la sublimation des glaces et de la neige…

En refroidissant l’atmosphère se sature et la condensation s’amorce. Il s’agit du phénomène inverse de l’évaporation par lequel la vapeur passe à l’état liquide. Cette condensation est visible sous forme de nuages et est restituée aux sols, aux océans,… via les précipitations.

L’eau retourne au sol sous des formes très diverses : pluie, neige, grêle. Sous forme liquide, les précipitations sont partiellement interceptées par le couvert végétal qui les restitue à l’atmosphère sous forme de vapeur à travers l’évapotranspiration (évaporation et transpiration).

Le cycle de l’eau : un échange permanent

D’autres mécanismes interviennent pour boucler le cycle de l’eau. L’eau peut :

  • s’évaporer,
  • s’écouler en surface (on parle de ruissellement),
  • ou sous terre (infiltration  ).

Ce sont principalement les précipitations qui rechargent les nappes d’eau souterraine.

En moyenne :

  • 65 % des précipitations qui arrivent au sol s’évaporent,
  • 24 % ruissellent vers les cours d’eau,
  • 11 % seulement s’infiltrent dans le sous-sol.

En effet, une partie de l’eau de pluie est utilisée par le sol et les plantes, et une autre partie alimente par ruissellement les eaux de surface (lacs et rivières). Seul le solde s’infiltre lentement dans le sol et le sous-sol pour la recharge   des nappes. L’évaporation de l’eau contenue dans le sol, les cours d’eau et le couvert végétal ainsi que celle rejoignant les océans termine le cycle de l’eau.

La vidéo suivante vous présente une animation sur le cycle de l’Eau, réalisée en partenariat entre le BRGM et l’Agence de l’Eau Adour Garonne :

Vidéo sur le Cycle de l’Eau

Pour une vision plus régionale du cycle de l’eau, vous pouvez consulter les animations sur le fonctionnement hydrologique d’un versant breton, réalisées par Agro-Transfert Bretagne, à partir de données obtenues par l’INRA.

Les échanges d’eau entre les quatre grands réservoirs d’eau, un cycle fermé

Les échanges entre les quatre réservoirs sont permanents et forment un cycle fermé que l’on appelle aussi le cycle externe de l’eau.

Le moteur de ce cycle est la chaleur du soleil. Plus il rayonne, plus il active les interactions entre ces réservoirs et plus il entretient le mouvement des masses d’air et indirectement la distribution de chaleur dans les masses liquides.

Ce cycle se caractérise par deux composantes interdépendantes : une composante atmosphérique (circulation de l’eau dans l’atmosphère) et une composante terrestre (écoulement de l’eau).

Depuis 1,5 milliard d’années, le volume des océans a très peu varié, les pertes ou le déficit dans l’une ou l’autre composante est compensé par un excès dans une autre composante. La Terre est capable de s’autoréguler naturellement (contrôle du taux d’humidité et de la température avec précision malgré les écarts importants que l’on observe localement).

Les principales causes de dérèglement du cycle de l’eau

La déforestation, certaines pratiques agricoles, l’urbanisation ont pour effet d’augmenter le ruissellement des eaux de pluie sur le sol. L’imperméabilisation du sol en milieu urbain, l’absence de couverture végétale en milieu rural sont autant de facteurs qui entraînent une diminution de la capacité d’infiltration   par les sols ou d’évacuation par des réseaux de drainage des eaux pluviales.

Le prélèvement de l’eau des nappes pour des usages domestiques ou agricoles peut contribuer à l’abaissement de leur niveau surtout durant des périodes de pluviométrie moindre.

Les végétaux ont une influence sur le cycle de l’eau. L’eau est pompée par les racines des végétaux et est en partie relâchée dans l’atmosphère par évapotranspiration ce qui permet de réguler les températures.

La modification des cours d’eau (détournement des cours d’eau, approfondissement du lit, bétonnage des berges et parfois du fond, augmentation de la hauteur des berges, rectification des cours, la mise en place de barrages,…) provoque des changements durables de leurs composantes physiques (pente, profondeur, vitesse du courant, forme des berges,…). Ces modifications ont des répercussions sur le fonctionnement des écosystèmes qui ne sont pas toujours prévisibles à long terme.

Synthèse réalisée en 2013 par Laurence Guillemain (BRGM) et Anne Winckel (BRGM).

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