Les réservoirs pour l'eau

Comme dans le cas du cycle du carbone, pour comprendre le cycle de l'eau, il faut réfléchir par l'intermédiaires de réservoirs. Il y a trois réservoirs majeurs pour l'eau :

• l'atmosphère, dans laquelle l'eau se trouve sous sa forme gazeuse, mais aussi sous ses formes liquide ou solide dans les nuages. Cela ne représente que 0,001% de l'eau que l'on peut trouver sur Terre, soit très peu.
• les continents, dans ce réservoir, l'eau est liquide ou solide, bien qu'elle puisse être gazeuse dans certaines conditions souterraines particulières. Ce réservoir représente 3,5% de l'eau terrestre. Les continents sont eux-mêmes divisés en plusieurs réservoirs, mais nous y reviendrons dans un instant. 
• enfin, les océans, ce réservoir étant le plus important car il contient 96,5% de l'eau terrestre, essentiellement sous forme liquide mais aussi, dans les zones polaires, sous forme solide par la glace de mer (N.B. : attention ! Ne pas confondre la glace de mer, qui est de l'eau de mer gelée, et les calottes continentales polaires (Antarctique et Groenland) qui correspondent à l'eau continentale. La distinction est d'importance pour comprendre l'augmentation ou la baisse du niveau marin. Nous verrons cela dans la suite.).

 Dans tout cela, donnons quelques chiffres, histoire d'avoir une vision un peu plus détaillée de ce dont on parle :

• Les océans comprennent environ 1 332 000 000 km³ d'eau pour un temps de résidence de l'ordre de 3 000 ans.
• Les continents 47 971 710 km³ d'eau pour un temps de résidence de l'ordre de 1 000 ans.
• L'atmosphère 12 900 km³ d'eau pour un temps de résidence de l'ordre de 9,5 jours.

Et là, il semble nécessaire d'apporter une explication sur le terme de "temps de résidence". Le temps de résidence, c'est le temps qu'une molécule d'eau va rester dans un réservoir avant d'en changer.

Par exemple, prenons une molécule d'eau à la surface de la mer de Norvège.
Considérons que c'est à cet endroit que démarre le tapis roulant océanique, aussi nommé la circulation thermohaline, le courant global qui fait le tour de l'océan (nous verrons cela en détails dans un prochain chapitre) dont la "branche Atlantique" (c'est comme ça qu'on appelle qu'on appelle la "partie Atlantique") s'appelle l'AMOC (pour Atlantic Meridional Overturning Circulation).

Figure de la circulation océanique globale d'après Simmon, NASA.

Notre molécule d'eau de surface est aspirée vers le fond de l'océan, car c'est ainsi que débute la circulation thermohaline, et commence sa vie en eaux profondes. Le temps que mettra notre petite molécule pour faire le tour du monde dans son courant, donc le temps qu'il lui faut pour boucler un circuit complet, est d'environ 3 000 ans. Bien entendu, c'est une estimation obtenue par les modèles, mais cela permet d'avoir une idée du temps de résidence de la molécule.

Lorsqu'elle revient à son point de départ, notre petite molécule, de nouveau en surface depuis quelques temps, est prise dans le processus d'évaporation et passe donc à l'état gazeux pour rejoindre l'atmosphère. Une fois dans l'atmosphère, elle s'agite et se déplace à des vitesses incroyables pendant environ 9,5 jours. Là, elle finit par rencontrer des conditions de pression et de température qui l'amènent à se condenser pour former une gouttelette d'eau. Trois solutions sont alors possibles :

• Soit notre molécule retombe sur l'océan sous forme de pluie ou de neige et recommence un cycle océanique,
• Soit elle tombe sur le continent sous forme liquide et entre dans la partie continentale du cycle de l'eau,
• Soit elle tombe au-dessus d'une calotte glacière, d'un pergélisol ou d'un glacier, certe dans la partie continentale mais piégée pour une longue période de temps dans les glaces.

Ce qui nous amène tout naturellement à parler des différents réservoirs d'eau continentaux. Les voici donc présentés par ordre décroissant de volume :

• Les calottes polaires, glaciers et neiges permanentes : 24 064 000 km³ ;
• Les eaux souterraines : 23 400 000 km³ ;

À eux seuls, ces deux réservoirs comprennent la quasi-totalité des réserves d'eau continentale.

• Les glaces souterraines et le pergélisol : 300 000 km³ ;
• Les lacs : 176 500 km³ ;
• L'humidité des sols : 16 500 km³ ;
• Zones humides et marais : 11 470 km³ ;
• Cours d'eau : 2 120 km³ ;
• Biosphère : 1 120 km³.

On comprend bien que, selon le réservoir que notre molécule d'eau va atteindre, son temps de résidence va varier, ainsi que son devenir.

C'est Science Étonnante qui a fait une vidéo absolument géniale sur le sujet, je vous la partage ici parce qu'elle vaut vraiment le détour !

À partir de là, il est possible de proposer une autre représentation du cycle de l'eau :