7. Le cycle de l’eau L’eau existe sous trois états : vapeur, liquide et solide, et passe d’un état à un autre en fonction de l’endroit où elle se situe sur la planète : elle n’est donc jamais définitivement au repos. On doit donc envisager un cycle planétaire de l’eau. Il existe quatre grands réservoirs d’eau de l’hydrosphère : les mers et les océans, les eaux continentales (superficielles et souterraines), l’atmosphère et la biosphère. Les échanges qui existent entre ces quatre réservoirs constituent le cycle externe de l’eau. Le moteur du cycle est le rayonnement solaire, qui maintient en mouvement permanent les masses d’eau. Il existe aussi des cycles locaux de l’eau en fonction des conditions environnementales (exemple : en altitude, ou en cas d’infiltration sur des roches poreuses). Le mouvement perpétuel de l’eau Des circulations d’eau existent au sein et entre les différents réservoirs de l’hydrosphère. Deux de ces réservoirs présentent des liens très étroits : l’atmosphère, où l’eau circule essentiellement sous forme de vapeur, et la surface terrestre, où l’eau liquide s’écoule sur les continents. Ainsi, durant l’année, à la surface du globe, 65 % des précipitations s’évaporent, tandis que 24 % ruissellent et 11 % s’infiltrent. Les précipitations d’eau : pluie, grêle, neige, neige fondue, givre, rosée… apportent sur le sol l’eau contenue dans l’atmosphère. Les précipitations tombent sur le sol et apportent en altitude de la neige qui s’accumule sur les sommets et les glaciers pendant la saison hivernale. Dès le printemps, la fonte des neiges alimente les torrents, puis les lacs et les fleuves, et l’eau retourne à la mer. L’eau de pluie et de fonte des neiges peut s’infiltrer dans le sol selon la nature des roches (poreuses ou fissurées) ; elle peut aussi ruisseler sur les pentes des reliefs. Dans les deux cas, l’eau entraîne une érosion (du latin erodere : ronger) et les éléments érodés ou dissous sont prélevés et entraînés par l’eau jusqu’à la mer. L’évaporation de l’eau des mers et des océans, qui couvrent les 2/3 de la surface de la planète, alimente l’eau de l’atmosphère. L’évaporation, d’autant plus élevée que l’on se rapproche des zones inter-tropicales, permet à de l’eau pure de s’élever de la surface des océans sous forme de vapeur invisible. Les minéraux et autres substances dissoutes restent dans l’eau de mer et participent au maintien de sa salinité. Sur les continents, l’évaporation vient des lacs, des fleuves et des végétaux. Les végétaux chlorophylliens libèrent par leurs surfaces foliaires de l’eau sous l’action des rayonnements infrarouge du soleil et des vents : c’est l’évapotranspiration. Tous les êtres vivants libèrent de l’eau sous forme de vapeur par leur respiration. La vapeur d’eau se dissipe dans l’atmosphère. La condensation de l’eau, présente sous forme de vapeur dans l’atmosphère, se fait autour de particules de poussières. Elle se déclenche sous forme de gouttelettes d’eau ou de cristaux de glace en fonction de la température de l’air ambiant. Des nuages constitués de nombreux cristaux de glace ou de gouttelettes de pluie se forment, ces éléments se rencontrent et s’agglomèrent et lorsque leur masse est suffisante, les précipitations naissent. Les nuages sont soumis à l’action des vents. 51 Un cinquième du volume des précipitations retombe sur les continents et quatre cinquièmes sur les océans. L’humidité de l’air dépend de la quantité de vapeur d’eau qu’il contient ; elle est fonction de la température et de la pression de l’air. L’air est dit saturé si l’humidité relative est de 100 % : il ne peut alors y avoir d’évaporation. Le transfert entre les différents réservoirs se fait par la circulation des molécules d’eau mais toute l’eau ne circule pas en permanence et une molécule d’eau peut rester plus ou moins longtemps dans un réservoir. On parle d’une durée moyenne, qui est le temps de résidence. Il est d’autant plus court que le transfert est rapide. Temps de résidence moyens dans les différents réservoirs de surface Les réservoirs Les temps de résidence Océans 2 500 ans Glaciers 1 600 à 9 700 ans Eaux souterraines 1 400 ans Mers intérieures (Caspienne) 250 ans Lacs d’eau douce 17 ans pour les grands lacs et 1 an pour les autres Humidité des sols 1 an Rivières 16 jours Atmosphère (humidité de l’air) 8 jours Biosphère (cellules vivantes) quelques heures D’après « L’eau » de Ghislain de Marsily - Coll. Dominos - Flammarion -1995 Bilans des flux hydriques annuels sur l’ensemble de la planète exprimés en km3 d’eau Évaporation totale 496 000 km3 111 000 km3 385 000 km3 71 000 km3 425 000 km3 Ruissellement 28 000 km3 12 000 km3 D’après « L’eau » de Ghislain de Marsily, coll. Dominos - Flammarion -1995 52