Pesée par satellite, l’eau de 40 régions porte la marque de l’homme

Dans la savane d’Afrique de l’Ouest, la quantité d’eau stockée dans les sols et les nappes a augmenté au rythme de près de 29 milliards de tonnes par an depuis 2002, alors que les pluies y sont restées sous la moyenne. Sous le nord du Sahara, dans l’aquifère que se partagent l’Algérie, la Tunisie et la Libye, on pompe chaque année deux fois plus d’eau que la nappe n’en reçoit. Ces deux constats figurent dans une étude publiée le 14 septembre dans les PNAS par trois chercheurs du centre Goddard de la NASA, Mary Michael O’Neill, Matthew Rodell et Bryant Loomis, que l’agence a illustrée le 20 octobre d’une nouvelle carte mondiale. Sur 94 régions où les réserves d’eau ont nettement changé entre avril 2002 et novembre 2025, les auteurs en retiennent 40 où cette évolution est statistiquement associée à des activités humaines : irrigation par pompage ou par canaux, cultures pluviales, déforestation, remplissage de barrages.

Peser l’eau avec deux satellites

Les missions GRACE (lancée en 2002) et GRACE-FO (en 2018) reposent chacune sur deux satellites qui se suivent sur la même orbite, à environ 220 kilomètres l’un de l’autre, et s’envoient en permanence des signaux pour mesurer la distance qui les sépare. Quand le premier survole une région plus massive, une nappe bien remplie ou un lac, la gravité y est un peu plus forte et le tire légèrement en avant : l’écart entre les deux engins varie d’une quantité infime, que les instruments enregistrent. L’eau étant lourde et mobile, ces variations de gravité trahissent ce que gagnent ou perdent les continents, explique la NASA : l’eau des lacs, des rivières, des sols et du sous-sol, sans distinguer ces compartiments.

L’unité employée est la gigatonne, un milliard de tonnes, soit un kilomètre cube d’eau. Contrairement aux satellites qui repèrent les fuites de méthane en lisant la lumière, ceux-ci ne voient rien : ils pèsent.

Une carte plus nette, mais sans film

D’ordinaire, ces mesures sont transformées en cartes mensuelles, assez floues. L’équipe de Goddard a pris le problème autrement : elle a rassemblé tous les passages des satellites au-dessus de chaque point du globe pendant plus de 23 ans et calculé directement, à partir des mesures brutes de distance, une tendance de long terme pour 41 168 cases d’un degré de côté (environ 111 kilomètres à l’équateur). Selon l’article, le rayon du flou passe ainsi de 235 à 350 kilomètres avec la méthode habituelle à 100 à 110 kilomètres, soit cinq à dix fois plus de détail en surface.

Le prix à payer est assumé : on obtient une pente moyenne sur toute la période, pas les variations d’une année sur l’autre. Une sécheresse ou une saison exceptionnelle se fond dans la moyenne. « J’aimerais aussi récupérer une plus grande part de l’évolution dans le temps », dit Mary Michael O’Neill à la NASA, pour « suivre comment des tendances locales évoluent après des événements précis, comme des sécheresses ou des changements de politique ».

Ce gain de netteté change les ordres de grandeur. Par rapport à la méthode mensuelle classique, les tendances régionales sont en moyenne 33 % plus fortes, et 52 % pour les sept régions de moins de 100 000 km². Les pertes d’eau attribuées au pompage des nappes dans des travaux antérieurs étaient en moyenne 45 % plus faibles que celles de l’étude. Sur les 40 régions, les pertes cumulées atteignent 3 122 gigatonnes et les gains 2 432 : le bilan est négatif, mais la carte montre aussi des endroits où l’homme fait monter les réserves.

Afrique de l’Ouest : plus d’eau sous les champs

C’est le cas en Afrique de l’Ouest. Les trois régions repérées par l’étude ont gagné ensemble 35,0 ± 3,7 gigatonnes par an, malgré des pluies inférieures à la moyenne sur la période. La plus vaste, que les auteurs appellent « savane soudanienne occidentale », gagne 28,7 ± 2,2 gigatonnes par an ; les cultures pluviales (sans irrigation) y couvrent 17 % des terres et les prairies et brousses d’origine ont reculé de 14 % depuis 1960. Suivent le Sénégal et la Gambie (2,4 ± 0,7) et le sud du Ghana (4,0 ± 0,9).

L’explication avancée tient aux plantes : les céréales et légumineuses cultivées transpirent moins que la végétation qu’elles remplacent et puisent moins profond, ce qui laisse davantage d’eau au sous-sol. Les auteurs ajoutent que les pratiques paysannes de conservation des sols, les trous de plantation du zaï, les demi-lunes et les cordons de pierres du Burkina Faso et du Niger, favorisent l’infiltration et dirigent la pluie vers les nappes peu profondes. Selon eux, des travaux antérieurs avaient « suggéré, sans jamais le montrer explicitement », que le défrichement pour le mil sahélien avait fait monter les nappes au XX^e siècle. La NASA signale un phénomène comparable dans l’État du Maranhão, au Brésil, où le soja a remplacé forêts et brousses.

Les auteurs ne prétendent pas tout expliquer. Si la pluie est restée sous sa moyenne historique, elle a augmenté pendant la période, de l’ordre de 5 à 10 millimètres par an, ce qui pèse aussi sur les réserves. Et leur modèle « ne peut probablement pas démêler entièrement » l’effet de la pluie de celui de la sécheresse de l’air, les deux évoluant ensemble.

Le terrain apporte une autre nuance. Dans le sud-ouest du Niger, une équipe menée par Guillaume Favreau avait décrit en 2009, dans la revue Water Resources Research, une nappe montée de 4 mètres entre 1963 et 2007, malgré un déficit de pluie d’environ 23 % de 1970 à 1998, alors que les champs de mil couvraient une surface six fois plus grande qu’en 1950. Mais le mécanisme mis en avant est autre : les sols défrichés se couvrent d’une croûte, l’eau ruisselle vers des mares fermées, et ces mares rechargent la nappe, dont la recharge serait passée d’environ 2 à 25 millimètres par an. Le satellite rend visible à grande échelle un type de hausse déjà mesuré au sol ; il ne tranche pas entre les mécanismes.

Nord du Sahara : un aquifère partagé qui se vide

De l’autre côté du désert, le contraste est net. Le système aquifère du Sahara septentrional, que se partagent l’Algérie, la Tunisie et la Libye sur plus d’un million de km², est l’une des plus grandes réserves d’eau souterraine transfrontalières du monde. Les prélèvements y atteignent 2,75 gigatonnes par an pour une recharge de 1,3, rappellent les auteurs, avec pour conséquence des puits artésiens (où l’eau jaillissait seule) et des sources naturelles qui se tarissent. La pression de la nappe baisse rapidement dans le bassin des Chotts, où elle est la plus forte.

La nouvelle carte concentre la perte : des études précédentes trouvaient 3,0 à 3,7 gigatonnes perdues chaque année sur un million de km² ; l’équipe de la NASA en mesure 4,5 ± 0,9 sur 310 000 km² seulement. À l’échelle de l’Afrique du Nord et du Moyen-Orient, les six régions retenues perdent ensemble 42,0 ± 7,7 gigatonnes par an, un rythme proche d’une estimation récente, mais ramassé sur moins de 3 millions de km² au lieu de 7. La Turquie, à elle seule, perd 8,6 ± 1,5 gigatonnes par an, plus du double d’une estimation récente.

Ailleurs, la carte confirme les points noirs connus. Dans le nord de l’Inde, la baisse atteint 32,4 ± 4,0 gigatonnes par an, nettement plus que d’autres estimations récentes ; le recul des glaciers de l’Himalaya n’en explique que 15 %, et la NASA désigne le pompage des nappes pour l’irrigation. La Central Valley de Californie, le sud des Hautes Plaines américaines et le Chihuahua mexicain figurent aussi parmi les régions qui se vident.

Ce que la carte ne dit pas

La finesse gagnée fait apparaître des ouvrages que les mesures de gravité ne distinguaient pas jusqu’ici : le remplissage du réservoir de Boguchany, sur l’Angara en Russie, produit la plus forte hausse du nord de l’Asie, et le canal du Karakoum, en grande partie non revêtu, fait gagner de l’eau au désert du Turkménistan par ses fuites. Mais trois limites demeurent. La résolution reste d’une centaine de kilomètres : un champ de puits ou un petit barrage se fondent encore dans leur case. L’attribution est statistique : une association spatiale entre une tendance et une activité humaine, pas la preuve d’une cause, et les auteurs renoncent à publier les effets à distance (un barrage en amont, une dérivation) parce que leur modèle ne parvient pas à les séparer de façon stable. Enfin, faute de mesures de terrain à l’échelle mondiale, aucune validation formelle n’est possible ; les auteurs se comparent à des relevés de puits.

Selon Mary Michael O’Neill, dans quatre grandes régions (Amérique du Nord, Afrique du Nord et Moyen-Orient, nord de l’Asie, Amérique du Sud), une variable humaine pèse plus que n’importe quelle variable climatique sur l’évolution des réserves. Les activités humaines expliquent une part significative des différences entre régions sur tous les continents hors pôles, sauf l’Australie.

Après GRACE-FO

La méthode gagnera en précision à mesure que la série s’allonge. Le successeur de GRACE-FO, GRACE-C, mené par la NASA et l’agence spatiale allemande DLR, doit être lancé fin 2028 et mesurera la distance entre ses deux satellites uniquement au laser. L’Agence spatiale européenne prépare de son côté la Next Generation Gravity Mission, une seconde paire de satellites qui doit former avec GRACE-C la constellation MAGIC et livrer des champs de gravité tous les trois à cinq jours. Les auteurs de l’étude l’attendent « quelques années plus tard » que GRACE-C ; l’ESA, qui décrit encore ses deux satellites identiques comme l’une des deux paires de MAGIC, n’affiche pas de date de lancement sur les pages que nous avons consultées. L’enjeu dépasse la précision des cartes : la NASA souligne que la finesse nouvelle permet de mieux suivre l’eau dans les régions reculées, là où les autres moyens de mesure sont limités.

Les citations de l’article et des chercheurs, en anglais dans le texte, sont traduites par la rédaction.