Hydrosphere
HYDROSPHÈRE
Introduction
L’hydrologie comprend de nombreuses disciplines : océanographie, limnologie (lacs), glaciologie, hydrogéologie, hydrologie fluviale. Cette dernière est liée à la climatologie, géologie, géomorphologie, pédologie, biogéographie, écologie, histoire (des fleuves et des aménagements), l’archéologie et les sciences sociales.
Le cycle de l’eau :
Sans eau, pas devie. Elle a une place privilégiée dans l’équilibre de la planète. Les molécules d’H2O sont en mouvement. Ce cycle met en jeu l’eau sous différentes phases. Deux échelles d’étude :
1 Le cycle de l’eau à l’échelle de la planète :
A. Les précipitations
Équilibre dynamique complexe. Grande quantité d’énergie : principale source : énergie solaire. Donc dépendance du bilan d’énergie du globe.Grande variation temporelle et spatiale. La surface de la terre a une nature aqueuse (71%). Les trois phases de l’eau sont présentes grâce à une température moyenne modérée due à une position privilégiée dans le système solaire. Elle a aussi une masse suffisante pour retenir une atmosphère conséquente. L’énergie solaire permet l’évaporation, qui consomme de l’énergie (chaleur latente del’évaporation). Condensation de la vapeur (refroidissement) autour d’aérosols (poussières en suspension). Gouttelettes => Gouttes => Pluie. Lors d’une averse : 10% de ruissellement environ, 90% d’infiltration.
L’écoulement gravitaire dans les réseaux hydrographiques se fait jusqu’au niveau de base, le niveau de la mer. Processus d’équilibre : Les nuages sont l’intermédiaire entre vapeur et précipitations. Lavégétation contribue à faire la transformation inverse (transpiration). Conservation de la matière : déplacement et transformation.
B. Les composantes
o Précipitations (entrée) P
Précipitations annuelles moyennes sur le globe : 973mm. Extrêmes de 0 à 12000 mm/an (mousson). Question de la distribution spatiale des précipitations.
Fig. 44a : Influence latitudinale à nuancer : Facteurorographique : les précipitations augmentent avec l’altitude jusqu’à 1500m. Continentalité (zones tempérées) : en Europe, le flux d’ouest chargé en humidité se décharge progressivement.
o Évaporation (une sortie) E
86% du volume évaporé l’est depuis les océans, surtout au niveau de la ceinture tropicale.
o Écoulement Q
Ne concerne bien sûr que les continents. Résultante : Q = P-EDépendant des précipitations mais également du relief et de la géologie. (Fig. 45 en lames d’eau). Fig. 46 : Coefficient d’écoulement : Ke = Q/P *100 (en mm de lames d’eau). 60% des précipitations sont évapotranspirées.
C. Le bilan hydrologique planétaire
o Estimation des stocks
Stocks : Capacité des grands réservoirs d’eau du globe.
1,38×109 km3 d’eau sur le globe. Larépartition est très inégale (fig. 47) : 97,5% d’eau salée, 2,5% d’eau douce dont : 78% dans les glaciers et inlandsis, 21% dans les nappes et seulement 1% en surface. Le 1% d’eau superficielle et les 10% dans les nappes peu profondes sont les seules réserves accessibles à l’homme. Soit 0,25% du total (3,5M km3). (Problème de pénurie à venir dû à la croissance démographique.) Cette eau douce a une vitessede renouvellement très superficielle : rapide pour les eaux de surface (1m/s), très lente pour les nappes (1m/j).
o Flux annuels moyens
Fig. 48 : La plus grande partie des échanges a lieu au niveau des océans. 385000 km3/ans de précipitations sur les océans. 111000 km3 sur les continents où il pleut plus qu’il n’y a d’évaporation (=> écoulement). Le volume d’eau annuel dans le cycle nereprésente que 0,03% du volume total d’eau du globe.
o La mobilité de l’équilibre
Les variations climatiques naturelles et la dérive des continents ont beaucoup changé le cycle de l’eau. Pendant le maximum Würmien (18000 BP) : augmentation de la part d’eau sous forme solide : 3 fois plus qu’aujourd’hui. La mer était 120m plus basse, les surfaces continentales étaient donc bien plus…