Réservoirs artificiels et zones humides ont un rôle clé dans le bilan carbone (Bar-On et al 2025)

Depuis des décennies, la planète absorbe une partie du carbone que nous rejetons dans l’atmosphère. Mais où va-t-il, exactement ? Une équipe internationale de chercheurs, dirigée par Yinon M. Bar-On, propose une réponse inattendue : la majeure partie du carbone stocké récemment sur les terres ne l’est pas dans les forêts vivantes, mais dans des réservoirs non vivants, souvent liés à l’activité humaine. Et en particulier dans les milieux en eau.

(Source)

Les auteurs ont compilé et croisé des dizaines de jeux de données mondiaux sur les stocks de carbone, en distinguant soigneusement le carbone vivant (comme la biomasse végétale) du carbone non vivant (comme la matière organique enfouie dans les sols, les sédiments, les décharges ou les réservoirs aquatiques). À l’aide de modèles, de mesures satellitaires et de bases de données d'inventaires forestiers, ils ont reconstitué les évolutions des stocks de carbone entre 1990 et 2019.

Leur démarche originale a été de réconcilier les flux de carbone observés à grande échelle (par exemple, la différence entre les émissions humaines et l’augmentation du CO₂ atmosphérique) avec les lieux réels de stockage sur Terre. Ils ont porté une attention particulière à des compartiments souvent négligés, comme les zones humides, les lacs ou les réservoirs artificiels.

L’enjeu de cette étude tient à un déficit de comptabilité dans la science du climat : le « puits de carbone terrestre » absorbait bien plus de CO₂ que ce qu’on pouvait expliquer par la seule croissance des forêts. Or, cette surcapacité restait mystérieuse. Était-ce une erreur de mesure ? Ou bien existait-il d’autres réservoirs discrets mais efficaces, que la science ignorait jusqu’alors ?

La littérature laissait entendre que les compartiments non vivants du carbone (comme les sols ou les sédiments) pouvaient jouer un rôle plus important qu'on ne le pensait. Mais personne n’avait jusqu’ici quantifié leur poids réel à l’échelle globale, ni relié cela aux activités humaines contemporaines.

Le modèle des auteurs suggère que le plus gros du carbone (courbe grise) est stocké ailleurs que dans la biomasse vivante, en particulier celle des forêts (courbe verte).

Résultat marquant : près de 70 % des gains récents de carbone sur les terres sont stockés dans des formes non vivantes, et non dans les arbres ou les plantes. En particulier :

• Le carbone est enfoui dans les sols, les décharges, les réservoirs, les lacs ou les zones humides.
• Une grande part de ces puits est liée à des processus anthropiques : barrages, agriculture, exploitation forestière, mise en décharge.
• Le rôle des forêts reste important mais moins central qu’attendu : les hausses de biomasse vivante expliquent moins de la moitié du puits terrestre global.

Ce stockage non vivant s’explique par des mécanismes lents mais puissants d’enfouissement : matière organique piégée dans des sédiments, débris végétaux décomposés dans des sols pauvres en oxygène, déchets organiques enterrés. Ces milieux ralentissent fortement la dégradation du carbone, prolongeant sa rétention sur des décennies, voire des siècles.

Certains de ces processus sont naturels (ex. : les zones humides ou les lacs), d’autres induits par l’homme, notamment via les infrastructures hydrauliques.

Les auteurs identifient clairement les milieux aquatiques stagnants comme des acteurs majeurs du puits de carbone non vivant :

• Les lacs : ils piègent des matières organiques dans leurs sédiments, surtout en zones froides et peu oxygénées. Les études récentes montrent un accroissement de ces enfouissements au cours du XXe siècle.
• Les zones humides, notamment les tourbières et les marais côtiers, enfouissent environ 0,2 GtC/an, grâce à leurs sols saturés d’eau.
• Les eaux intérieures en général (lacs, rivières lentes, étangs) contribuent à hauteur de ≈0,1 GtC/an d’enfouissement net.

Ces milieux transforment la matière organique mobile en carbone fixé, jouant ainsi un rôle écologique majeur dans le cycle du carbone. Parmi tous ces réservoirs, les réservoirs artificiels créés par des barrages jouent un rôle bien documenté :

• Leur surface mondiale est immense, notamment à travers les grands barrages (plus de 470 000 km² selon la base GRanD).
• Les conditions anoxiques au fond des réservoirs favorisent la préservation de la matière organique.
• Les barrages perturbent le transport naturel des sédiments, concentrant le carbone en amont plutôt qu’en mer.

Les auteurs estiment que ces réservoirs enfouissent ≈0,1 ± 0,1 GtC/an, un chiffre comparable aux zones humides. Et ce chiffre monte encore si l’on inclut les petites retenues (étangs agricoles, mares) : on peut y ajouter ≈0,1 GtC/an supplémentaires.

Autrement dit, les réservoirs artificiels (grands ou petits) sont devenus, par effet collatéral de l’ingénierie humaine, des puits de carbone comparables à ceux de la nature. Mais attention : les auteurs rappellent que ces puits ne sont ni éternels, ni sans risque. Un changement d’usage des sols, la destruction de barrages ou une gestion inappropriée des déchets pourrait réactiver une partie du carbone enfoui. 

Discussion

Alors que certaines politiques de continuité écologique visent à effacer des plans d’eau artificiels — comme des étangs, des petites retenues ou des réservoirs issus de barrages — au nom de la restauration des cours d’eau, il est important de reconnaître leur rôle dans le cycle du carbone. 

L’étude de Bar-On et de ses collègues montre que ces eaux stagnantes contribuent significativement à l’enfouissement du carbone organique. Les supprimer sans discernement et sans compensation systématique par créations de zones humides à surface et fonctionnalité équivalentes pourrait donc réduire la capacité des milieux à stocker durablement du carbone, malgré des bénéfices écologiques ponctuels sur la biodiversité ou l’hydrologie. En outre, les ouvrages concernés ont souvent une capacité hydro-électrique bas-carbone : il y a un coût d'opportunité supplémentaire à les détruire plutôt que les équiper et décarboner ainsi l'énergie. 

Une évaluation fine et intégrée des services écosystémiques rendus par ces milieux ainsi qu'un bilan carbone de la continuité écologique à échelle des bassins sont donc indispensables pour mesurer le réel bilan coût-bénéfice.

Référence :Bar-On YM et al (2025), Recent gains in global terrestrial carbon stocks are mostly stored in nonliving pools,  Science,  387,   6740, 1291–1295. DOI: 10.1126/science.adk1637.

Comment l’hydroélectricité anticipe et atténue les effets du réchauffement

Dans un rapport venant de paraître, le Syndicat des énergies renouvelables (SER) met en lumière la capacité de l’hydroélectricité à s’adapter aux défis du réchauffement climatique. Parce qu’elle assure une production d’énergie bas-carbone, flexible et précieuse pour la stabilité du réseau, la filière hydroélectrique se révèle également un atout pour la gestion de la ressource en eau, confrontée à des sécheresses et des crues de plus en plus marquées.

L’hydroélectricité occupe aujourd’hui une place stratégique dans le mix énergétique français en tant que deuxième source de production d’électricité après le nucléaire et première source renouvelable. Ce rapport insiste sur le fait que cette filière, exploitant l’énergie de l’eau grâce à un réseau dense d’environ 2 500 centrales, contribue à la fois à la stabilité du réseau électrique et à l’atteinte d’objectifs climatiques. Son fonctionnement repose sur la mise en valeur de la chute d’eau et du débit, le plus souvent stockés dans des barrages ou gérés en temps réel sur des cours d’eau, ce qui permet une production flexible et modulable. Malgré une évolution du cadre réglementaire (par exemple l’augmentation du débit réservé pour la préservation des milieux), l’hydroélectricité continue d’occuper une fonction-clé pour compenser les fluctuations de la demande ou d’autres sources d’énergies renouvelables, en particulier lorsque la consommation nationale s’intensifie en période hivernale.

Le changement climatique se traduit par une hausse des températures moyennes, l’augmentation de la fréquence de phénomènes météorologiques extrêmes et des modifications sensibles des régimes hydrologiques. Le rapport rappelle que, d’après plusieurs modélisations (issues notamment des travaux du GIEC et du projet Explore2), les projections pour la France sont contrastées. On anticipe une hausse de la pluviométrie dans le Nord-Est, couplée à une baisse dans le Sud-Est. Les précipitations hivernales, elles, pourraient augmenter de près de 20 %, tandis que les précipitations estivales pourraient diminuer, parfois fortement, dans des régions comme le Sud-Ouest. À cela s’ajoute une plus grande évapotranspiration sous l’effet de températures plus élevées, ce qui accentue le manque d’eau pendant l’été. Dans les zones de montagne, les débits sont d’abord augmentés sur une période transitoire par la fonte accélérée des glaciers, mais cette contribution finira par décroître, voire disparaître à terme. Dans l’ensemble, les pics de débit liés à la fonte nivale se produisent plus tôt et s’étalent davantage, modifiant la saisonnalité de la production hydroélectrique.

Exemple de modélisation des évolutions des débits saisonniers d'une rivière (Arve) en contexte de changement climatique.

Malgré ces bouleversements, le rapport souligne la résilience de l’hydroélectricité. D’une part, les étiages d’été, encore plus faibles sous l’effet du réchauffement, n’ont qu’un impact limité sur la production, car les turbines ne peuvent souvent pas fonctionner en dessous d’un certain débit et doivent de toute façon assurer un débit minimum à l’aval pour la vie aquatique. D’autre part, les capacités de stockage de certains ouvrages permettent un lissage des variations de débits, que ce soit pour prévenir les inondations ou pour réalimenter les rivières pendant les périodes de sécheresse. La filière sait également mettre en place des adaptations techniques : ajout de groupes de plus faible puissance pour turbiner des débits réduits, amélioration du rendement de la chaîne de production, voire réhausse de certains barrages là où c’est pertinent. Ces démarches d’adaptation s’accompagnent d’innovations visant à renforcer la complémentarité entre les différents usages de l’eau : irrigation, alimentation en eau potable, loisirs ou soutien d’étiage.

Le rapport rappelle par ailleurs que l’hydroélectricité agit favorablement sur le plan écologique global puisqu’elle contribue à éviter des émissions de gaz à effet de serre liées aux énergies fossiles. Si son implantation peut impacter localement les écosystèmes, des mesures correctives et compensatoires (comme l’installation de passes à poissons ou le maintien des débits réservés) viennent atténuer ces effets. Dans le même temps, la gestion fine des bassins versants par l’exploitation hydroélectrique présente un intérêt pour la biodiversité aquatique, notamment grâce au soutien d’étiage en cas de sécheresse ou au ralentissement des crues. Les réservoirs ou canaux de dérivation font parfois office de refuges pour la faune lorsque de nombreux cours d’eau s’assèchent. Mais ces usages croisés doivent tenir compte de la nécessité, pour la filière, de conserver une flexibilité suffisante afin de répondre aux pics de consommation électrique, en particulier en hiver, et d’assurer un équilibre global sur le réseau national.

En conclusion, l’étude du SER souligne l’importance de maintenir et de développer cette filière pour soutenir la transition énergétique à long terme, en s’appuyant sur une connaissance de plus en plus fine des évolutions climatiques et hydrologiques. L’hydroélectricité, forte d’une longue tradition et d’un ancrage territorial profond, reste l’un des leviers majeurs pour équilibrer le réseau électrique et faire face aux enjeux du changement climatique, aussi bien en termes de production bas-carbone que de gestion de la ressource en eau. De nouveaux projets, destinés à accroître les capacités de stockage et à optimiser les installations existantes, sont donc identifiés comme cruciaux. Même si la production globale tend à diminuer légèrement sous la pression climatique à long terme, le potentiel de croissance demeure réel, d’autant que la maîtrise des variations de débit deviendra chaque année plus stratégique pour l’ensemble de la société.

Source : Syndicat des énergies renouvelables (2025), L’hydroélectricité : une énergie résiliente face au changement climatique, 20 p. 

Le futur cycle de l'eau dans une France réchauffée (Explore2)

Les dernières simulations des modèles couplés climat-hydrologie indiquent que la France métropolitaine va connaître dans les prochaines décennies des sécheresses plus prononcées en été, mais aussi des pluies se maintenant ou augmentant en hiver. Il est donc indispensable de préserver et renforcer les systèmes hydrauliques permettant de stocker l'eau, au lieu de la politique actuelle de destruction des retenues et réservoirs. 

La destruction des réservoirs d'eau, comme ici sur le fleuve Sélune dans la Manche, est un choix mal-adaptatif face aux défis hydro-climatiques du pays. Les lois sur l'eau doivent notamment restaurer l'impératif de gestion hydraulique des précipitations entre saison pluvieuse et saison sèche. (Source Archives Ouest-France, dr)

Le projet Explore2, mené par l'INRAE pour la partie scientifique et l'Office iternational de l'Eau pour le transfert des résultats, vise à actualiser les connaissances sur l'impact du changement climatique sur les ressources en eau en France. Inspiré par le GIEC, ce projet fédère une quarantaine de scientifiques pour exploiter les derniers scénarios climatiques du GIEC. Explore2 se distingue par son ampleur, analysant 4 000 bassins versants avec un maillage de 8 x 8 km, permettant ainsi une analyse territoriale fine. Les données harmonisées et les outils communs facilitent l'appropriation des résultats par les acteurs de l'eau grâce à des comités d'utilisateurs intégrés dès le début du projet.

Les changements projetés dans Explore2 comprennent des incertitudes qu'il faut avoir à l'esprit : celle des émissions carbone, qui dépendent de nos choix, mais aussi celles de la physique sous-jacente des modèles. Les modèles sont en effet encore imparfaits et divergents pour la simulation des nuages, des précipitations et des flux zonaux à l'avenir. Pour toutes les variables, l’incertitude concerne l’intensité des changements. Pour les précipitations et les variables étroitement liées à celles-ci (débits annuels moyens ; débits journaliers maximum), l’incertitude concerne aussi le signe des changements, les précipitations augmentant pour certaines projections, diminuant pour d’autres. A l’inverse, les modèles sont toujours d’accord sur le signe des changements attendus pour les températures (augmentation) et aussi pour les variables qui en dépendent fortement : précipitations solides (diminution), évapotranspiration (augmentation), étiages estivaux (intensification). 

Les étés plus secs, les hivers restant pluvieux

Explore2 utilise trois scénarios d'émissions de gaz à effet de serre du GIEC, allant du moins émetteur, compatible avec les accords de Paris, au plus émetteur sans atténuation, avec un scénario intermédiaire de modération. Ces scénarios ont été développés en 72 projections climatiques pour modéliser l'évolution des ressources en eau jusqu'en 2100, couvrant des aspects comme les débits, précipitations, et niveaux des nappes, au niveau national et par territoire.

Les projections indiquent un réchauffement en France métropolitaine pouvant atteindre +4°C à la fin du siècle sous le scénario de fortes émissions, avec des étés en moyenne +4,7°C plus chauds. Les précipitations augmenteront en hiver, particulièrement dans le Nord (+24 %) et le Sud (+13 %), mais diminueront fortement en été (-23 % en moyenne). Une hausse de la recharge hivernale des aquifères est prévue, excepté dans certaines régions du Sud et de la Bretagne, tandis que la fréquence et la sévérité des sécheresses météorologiques et des sols augmenteront significativement.

Les sécheresses hydrologiques seront plus sévères, avec une baisse des débits estivaux estimée à -30 % pour les fortes émissions et -12 % pour les émissions modérées. Les assèchements des cours d'eau en tête de bassin devraient progresser, touchant 27 % du territoire sous le scénario de fortes émissions à la fin du siècle, comparé à 17 % actuellement. 

Ces changements nécessiteront des adaptations importantes dans la gestion des ressources en eau. Outre la sobriété des usages, il est notamment indispensable de préserver tous les systèmes hydrauliques aidant à réguler des niveaux variables de précipitations et d'écoulement, notamment les retenues et réservoirs. Cela implique d'amender dans les normes françaises et européennes les politiques de renaturation et de continuité écologique, qui ont été conçues pour la biodiversité mais sans réflexion réelle sur le changement climatique et ses conséquences.

Référence : Inrae-OiEau, Projet Explore 2, lien vers les rapports (août 2024)

Un rapport parlementaire acte la nécessité du stockage de l’eau, parmi un bouquet de solutions

L’évolution du cycle de l’eau liée au changement climatique et aux usages humains va induire un risque accru de manque (sécheresse) et d’excès (crue) à l’avenir. La France en fait déjà l'expérience, or ces phénomènes devraient s'accentuer. Face à cette situation, les parlementaires de la commission développement durable de l’Assemblée nationale viennent de publier un rapport d’information proposant un «bouquet de solutions». Parmi ces solutions, le stockage de l’eau, sujet sur lequel nous nous attardons ici. Nous soulignons aussi quelques carences dans la démarche parlementaire.

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Comment faire évoluer la politique de l’eau en période d’adaptation au changement hydrique et climatique? Comment conjurer le double risque liés aux situations extrêmes de l'eau, la sécheresse ou la crue? Au terme des travaux parlementaires, voici les orientations-clés qui ont été identifiées par les rapporteurs :

« Les travaux de la mission d’information montrent qu’il n’existe pas de solution unique dans ce domaine, mais qu’il faut agir simultanément sur différents fronts. Dans ce « bouquet de solutions », on peut identifier plusieurs leviers d’amélioration qui s’articulent autour des exigences suivantes : 

– Mieux connaître la disponibilité de la ressource et les effets du changement climatique sur celle-ci ; 

– Disposer d’informations précises et régulières, si possible en temps réel, sur les prélèvements opérés en faveur des activités humaines ; 

– Protéger l’eau et les milieux aquatiques en se fondant autant que possible sur des solutions naturelles, comme favoriser l’infiltration de l’eau dans le sol et ralentir le cycle de l’eau ; 

– Encourager la sobriété et les économies d’eau pour tous les usages, notamment en accompagnant le monde agricole ; 

– Développer le stockage de l’eau sous des formes qui ne nuisent pas aux espaces de stockage naturels que sont les nappes phréatiques ; 

– Réutiliser les eaux non conventionnelles et les eaux usées chaque fois que cela est possible ; 

– Développer des mécanismes de gouvernance collectifs efficaces et réellement appliqués pour définir le partage de l’eau et penser l’aménagement du territoire en fonction de la ressource ; 

– S’interroger sur les moyens budgétaires et sur les outils fiscaux permettant une protection maximale de la ressource tout en responsabilisant les différents acteurs. »

On observe que le stockage de l’eau fait partie des orientations fortes souhaitées pour la politique publique, les parlementaires rappelant d’ailleurs que cet objectif a été inscrit par la loi dans le code de l’environnement (article L 211-1). Encore faut-il que les administrations mettent en œuvre les choix législatifs, ce qui n’est pas toujours automatique, notamment dans le domaine de l’eau. La loi  a aussi interdit en 2021 la destruction de l’usage actuel ou potentiel des ouvrages hydrauliques au nom de la continuité écologique (article L 214-17 code environnement), mais des préfectures persistent à valider ces destructions d’ouvrages et assèchements de milieux.

Concernant ce stockage d’eau, le rapport parlementaire énumère les formes possibles :

« Il existe différentes méthodes pour retenir de l’eau et l’utiliser en fonction des besoins, et ainsi plusieurs types de retenues d’eau. Les différentes catégories dépendent notamment du mode d’extraction de l’eau et de son origine (rivière ou nappe) : 

– retenues collinaires, alimentées principalement par les eaux pluviales et de ruissellement (citerne, plan d’eau, étang, bassins divers) ; 

– retenues en barrage sur les cours d’eau (lac de barrage, plan d’eau) ; 

– retenues alimentées par un canal en dérivation d’un cours d’eau (étang) ; 

–  réserves alimentées par pompage dans la nappe ou dans la rivière, aussi appelée « réserves de substitution ». 

Au début des années 2000, on comptait environ 125 000 retenues de petite taille sur le territoire national, assurant la collecte et le stockage de l’eau pour des besoins variés : alimentation des villes en eau potable, mais aussi usages agricoles, industriels, piscicoles, de loisir ou de soutien d’étiage. Depuis, la création de nouvelles retenues se poursuit. Aujourd’hui, le nombre exact de retenues d’eau sur le territoire est mal connu, mais se situerait, y compris avec les retenues de petite taille et pour des besoins variés, entre 600 000 et 800 000. » 

Relativement aux "continuités écologiques", le rapport est d’une prudente sobriété, évoquant pour l’essentiel la question des reméandrages avec débordement en lit majeur :

« Il existe un panel de solutions permettant d’améliorer l’infiltration de l’eau dans les sols. Ces adaptations doivent toutefois également prendre en compte les risques associés, comme le risque de remontées de nappe ou de retrait-gonflement argileux par exemple. Le meilleur stockage possible pour l’eau est dans les nappes phréatiques, car elle est ainsi protégée de l’évaporation et des pollutions présentes en surface. L’objectif est donc de favoriser l’infiltration des eaux pluviales directement dans les sols, et de ré-humidifier les territoires. De plus, l’eau qui ruisselle se pollue par la même occasion, via le lessivage du sol. Aussi, permettre une meilleure infiltration de l’eau pluviale à la parcelle a aussi pour effet d’améliorer la qualité de l’eau. Cela peut passer par divers aménagements urbains comme ruraux. 

Au cours du temps, les rivières ont été approfondies et redressées par l’homme, ce qui a accéléré le cycle de l’eau. Pour y remédier, il est possible de procéder au reméandrage des cours d’eau, qui consiste à remettre le cours d’eau dans ses anciens méandres ou à créer un nouveau tracé, pour lui redonner une morphologie sinueuse, se rapprochant de son style fluvial naturel. Il s’agit de ralentir les vitesses d’écoulement, en période de crue notamment. Cela permet également d’améliorer la diversification des habitats du cours d’eau et de limiter l’eutrophisation. 

Le reméandrage tend aussi à réduire le risque d’inondation, grâce à une meilleure capacité de rétention. L’eau déborde plus facilement en amont, et recharge ainsi les nappes situées à proximité, permettant un rechargement « passif », sans surcoût énergétique, contrairement à un rechargement artificiel. La restauration peut prendre quelques mois pour une rivière à forte énergie, à quelques décennies pour un cours d’eau peu puissant. 

L’objectif est la gestion de l’eau « à la parcelle», c’est-à-dire d’infiltrer la goutte d’eau au plus près de l’endroit où elle tombe. Cela revient à« déconnecter » une partie de l’eau pluviale du réseau d’eau et d’assainissement classique, puisqu’elle n’est plus acheminée dans les canalisations, mais bien infiltrée directement dans le sol. L’objectif est de créer des aménagements permettant de recueillir une partie importante de l’eau pluviale, stockée naturellement et restituée progressivement au milieu. Cette méthode permet aussi de soulager les réseaux d’eaux usées et d’éviter leur éventuel débordement en période d’inondation, qui conduit à une pollution de l’eau et des milieux. »

Quelques réserves et critiques

Le rapport est associé à 81 propositions de mesures. La plupart sont de bon sens et ont notre soutien. Mais nous souhaitons émettre ici quelques réserves et critiques :

• Comme d’habitude, les usagers et la société civile sont mal représentés dans les auditions, beaucoup restent des invisibles de l’eau. Nous retrouvons les abonnés de longue date à ces exercices (France Nature Environnement, Fédération de pêche, etc.), quelques chercheurs un peu engagés et médiatisés, mais par exemple nous ne voyons pas de représentants des secteurs directement associés au sujet, au premier chef les associations et fédérations de riverains, mais aussi les moulins, forges et autres patrimoines hydrauliques, les étangs et plans d’eau, les producteurs de petite hydro-électricité, les irrigants traditionnels en réseaux locaux de canaux et biefs. Le rapport note que l’on parle de plus de 500 000 petits systèmes hydrauliques sur la France métropolitaine mais cette réalité n’existe pas dans la représentation d’intérêt ni réellement dans la connaissance scientifique ou même la nomenclature administrative. Les experts en limnologie travaillant sur les lacs, réservoirs, retenues et divers plans d'eau n'ont pas non plus été auditionnés. 
• Les excès et erreurs de la restauration de continuité écologique en long, ayant conduit à détruire et assécher un grand nombre de retenues et de diversions d’eau, sont totalement évacués du rapport. Pas de vague ! On s’aperçoit aujourd’hui que cette politique est nuisible à tous les niveaux : pour la production d’énergie décarbonée, pour le stockage de l'eau, pour la régulation de l’eau, pour les usages et aménités qui peuvent en découler. La moindre des choses quand une politique publique s’égare ainsi, c’est de le reconnaître et d’en faire un retour d’expérience, afin de ne pas commettre le même genre d’erreurs à l’avenir. Or rien ici. C'est bien dommage, d'autant que la prochaine révision de la loi sur l'eau comme de la directive cadre européenne sur l'eau devra impérativement recadrer cette continuité écologique en long en la soumettant à davantage de respect des autres dimensions des rivières et plans d'eau. 
• Les parlementaires et de manière générale les acteurs de l’eau doivent être désormais plus précis en ce qui concerne les solutions fondées sur la nature. En effet, si ces orientations vont dans la bonne direction, il ne faut pas pour autant en surestimer le potentiel ni en minimiser le coût. C'est justement une erreur usuelle des politiques publiques, qui entraîne ensuite déception et démobilisation. Le seul exemple associé à l’idée de continuité écologique latérale (reméandrage) fait l’objet de retours critiques en science, et il faut les examiner. Si l’on se contente de creuser un lit en sinusoïde sur une rivière à faible puissance et sans prévoir des capacités de débordement (donc éviter le lit incisé), on ne change quasiment rien aux capacités de prévention des inondations et assecs tout en dépensant sans grande raison une certaine somme d’argent public. Si l’on prévoit à l’inverse des chantiers associés à des capacités décisives de stockage par débordement latéral, le coût va être conséquent car il concernera des grandes surfaces et des changements substantiels du régime d’écoulement. Tout cela doit désormais dépasser la déclaration d’intention pour être évalué et chiffré afin de conjurer le risque de petites opérations n’ayant pas réellement l’effet visé mais dilapidant les fonds publics des agences de l’eau. Fonds qui ne sont pas inépuisables, ce problème étant aussi abordé dans le rapport.
• Enfin, rejoignant la question budgétaire du rapport coût-efficacité réel des chantiers en terme de ressource en eau (et de ressource utile à la société), le sujet de la tarification progressive de l’eau est à discuter avec précaution. On a compris que la transition écologique représente des surcoûts et des inflations, car on réintroduit dans la réflexion et dans le prix des externalités négatives qui étaient auparavant négligées. Mais on a aussi compris, sur le sujet proche de l’énergie, que la sous-estimation de la question sociale peut conduire à des troubles notables. Le signal prix est connu pour induire de la sobriété, et il est légitime de l’envisager pour modérer des usages. Mais si ce signal est perçu comme une « punition » injuste, on risque d’aboutir au contraire de l’effet escompté, une remise en question des politiques environnementales. 

Source : Rapport d’information n° 2069 sur l’adaptation de la politique de l’eau au défi climatique, au nom de la Commission du développement durable et de l’aménagement du territoire, présenté par MM. Yannick Haury et Vincent Descoeur, 17 janvier 2024.

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Cinq scientifiques défendent le rôle bénéfique des petites retenues d'eau et appellent à le reconnaître

En France, et en Europe, une politique publique a valorisé l'assèchement des petites retenues d'eau au nom de la continuité en long: des milliers de réservoirs et biefs associés à des moulins et étangs anciens ont déjà été détruits. Une collectif pluridisciplinaire de scientifiques souligne les limites et carences de ce choix à l'heure où la gestion et régulation de l'eau comme la préservation de milieux pour la biodiversité aquatique sont un enjeu critique.

Préservation de la ressource en eau, protection des zones humides et de la biodiversité :  le rôle des petites retenues d’eau en France 

 

Avis de scientifiques français - octobre 2023 

 

Introduction

Ces 10 à 15 dernières années plusieurs milliers de retenues d’eau ont été détruites en France dans le cadre de la politique de « restauration de la continuité écologique ». Ces retenues sont des petits seuils de moulins et certaines digues d’étangs, installés en grand nombre et de longue date sur notre territoire. 

 

Cette politique a fait l’objet du vote d’un article 49 dans le cadre de la loi « climat résilience face aux effets du dérèglement climatique » visant à proscrire cette pratique en raison de ces conséquences préjudiciables à nos ressources en eaux et aux milieux naturels. 

 

Si l’édification d’importants barrages dès le XIXème siècle en France a provoqué la disparition documentée du saumon, tel n’est pas le cas de ces petits barrages traditionnels qui apparaissent aujourd’hui indispensables à la préservation des eaux et au maintien d’habitats aquatiques propres à la vie en particulier lors des périodes subissant des sécheresses, lesquelles ont tendance à s’accentuer depuis quelques années. 

 

Les éléments décrits ci-après que nous avons voulu le plus synthétique possible reposent sur nos propres travaux, direction de thèses, rédaction d’ouvrages incluant la relecture de plusieurs centaines d’études scientifiques françaises et internationales consacrées aux eaux, aux rivières et à leur aménagement. 

 

1- Un climat à la saisonnalité accrue : crues hivernales, assecs estivaux 

La pluviométrie sur le territoire français est globalement stable mais irrégulière à l’échelle interannuelle et en fonction des régions. Les précipitations hivernales sont étalées sur une saison « froide » plus courte alors qu’augmente la durée de la sécheresse de saison chaude.  

 

La sécheresse caractérise les sols, les nappes souterraines et les écoulements de surface ; l’été 2023 a montré que, dans le Sud-Est de la France, des précipitations orageuses localement supérieures à 50 et même à 100 mm sont incapables de recharger les nappes en raison de la sècheresse des sols et de de la consommation des eaux par le couvert de la végétation et son système racinaire.  

 

Il s’ensuit que le débit des sources n’augmente pas, même après de fortes pluies et que le débit des rivières demeure pendant de longs mois celui de l’étiage.  

En d’autres termes, la recharge des nappes et l’augmentation des débits fluviaux sont limités dans l’espace et éphémères. La traditionnelle saison de recharge de saison froide reste efficace mais sa durée se réduit. Sur les cours d’eau, en particulier en tête de bassin, l’écart entre le débit journalier le plus faible (fin août) et le plus important (mi-janvier) est fréquemment de 1 à 20 voire de 1 à 100. Aux forts débits hivernaux succèdent parfois des assecs estivaux quand le niveau de l’eau a été abaissé par des travaux d’arasement de seuils.  

 

Dans cette perspective, la présence de milliers de petites retenues qui ont la fonction de stocker d’importants volumes d’eau dans les rivières mais plus encore dans la nappe alluviale vont nous faire gravement défaut en période de réchauffement climatique. Ces petits ouvrages, en ralentissant la vitesse des eaux et en favorisant les débordements réguliers dans le lit majeur, jouent le rôle d’atténuateur de crues et favorisent la recharge hivernale des nappes alluviales connues pour restituer une partie de leurs eaux fraîches en période estivale. Notons que dans les régions de basse altitude au substrat imperméable, la seule possibilité de conserver l’eau durant la période déficitaire a toujours été la création de petites retenues, ceci étant attesté depuis plus de 10 siècles, quel que soit le lieu en Europe. 

 

Ce constat a de longue date été pris en compte sur la façade méditerranéenne de la France. Les retenues sont officiellement préservées sur un fleuve côtier, le Vidourle. Une étude recommandant la protection des retenues (Bernot et al., 1996) est toujours d’actualité car ces retenues tiennent la nappe, sont des refuges pour la faune et préservent la ripisylve. Au printemps 2023, un autre fleuve côtier, l’Hérault n’avait pas eu de crue d’hiver et la faune résistait grâce aux seules retenues. Dans la péninsule ibérique, l’assèchement des cours d’eau est si grave que des modèles prédisent la contraction de l’aire couverte par diverses espèces de moule d’eau douce. Des études scientifiques menées à l’échelle de l’Europe ont montré la gravité de la sécheresse chronique qui rend des cours d’eau éphémères ou intermittents alors qu’ils avaient de l’eau en permanence ; une partie de la faune souffre, s’appauvrit et est menacée d’extinction par l’effet du manque d’eau. Le problème est une préoccupation européenne. 

 

Dans ce contexte, stocker les eaux par l’intermédiaire de petites retenues artificielles devrait être une priorité des gestionnaires. Les scientifiques devraient être sollicités pour améliorer la connaissance actuelle portant sur le rôle positif des petites retenues fluviales et notamment la protection contre l’intermittence des eaux lors des sècheresses. La science évolue, s’adapte à de nouvelles réalités et la gestion doit faire de même. 

 

 

2- Des cours d’eau européens fragmentés pendant des millions d’années par des embâcles et des barrages de castors  

Le cours des rivières naturelles ou « sauvages », était autrefois fait de chenaux plus ou moins anastomosés délimitant entre eux de nombreux îlots. Dans les rivières de plaines la cote du fil de l’eau était proche de la surface de la plaine inondable. Le lit était encombré d’obstacles constitués d’embâcles causés par des chutes d’arbres mais également, fait notable, d’innombrables barrages de castors en particulier sur les têtes de bassin. 

 

Ces derniers ont fait l’objet de nombreuses études scientifiques outre-Atlantique mais également en Europe à la suite de sa réintroduction (notamment de l’Université d’Exeter en Angleterre). Ils ont des effets positifs à très positifs à la fois sur la recharge des nappes, sur l’atténuation des crues « éclairs », sur la qualité de l’eau mais également sur la biodiversité aquatique ainsi que sur les écosystèmes associés (insectes, batraciens, mammifères, oiseaux). Ils permettent en particulier lors des saisons sèches, de conserver des volumes d’eau importants dans les rivières et dans les nappes superficielles (nappes alluviales).  

 

La fragmentation par de petits barrages (nous insistons sur la taille de ces obstacles) anciennement de castors, puis de moulins ou d’étangs est donc une constante de l’histoire des rivières de l’hémisphère nord, largement profitable aux milieux aquatiques, qui répondent à la saisonnalité marquée des pluies et des débits.  

 

3- Le cas français 

La politique de continuité écologique des cours d’eau en France, qui s’est manifestée par des campagnes d’arasement de ces petits barrages anciens s’est traduite par une baisse sensible du niveau d’eau à l’amont des ouvrages concernés. Les effets de ces travaux, combinés à ceux des surcreusements opérés en période de crue en raison de l’accroissement de la force érosive ont conduit à sensiblement abaisser le fil de l’eau et consécutivement le niveau de la nappe alluviale (de 1 à 2 m).  

 

A l’occasion de la nouvelle sècheresse qu’a connue la France en 2022, de nombreux articles de presse ont relaté que des rivières sur lesquelles ont été détruites ces retenues anciennes, ont connu des situations d’assec partiel, voire complet, entrainant avec elles la disparition des milieux aquatiques. Là où elles ont été conservées, la biodiversité aquatique a pu trouver refuge sur les linéaires d’eau préservés par ces retenues. 

 

4-  La continuité hydraulique au service des continuités longitudinales et latérales : le rôle clé de la cote du fil de l’eau  

Le rôle des nappes alluviales, ou nappes d’accompagnement, a de tout temps été primordial dans le maintien du débit des rivières de plaines. Ainsi que l’a modélisé Henry Darcy en 1850, la recherche permanente d’un équilibre piézométrique, calé sur la cote du fil de l’eau, est une caractéristique dominante des relations entre nappes et rivières. En raison de la faible vitesse de circulation de l’eau dans les sédiments cet équilibre ne peut s’opérer que si la nappe alluviale est correctement rechargée chaque hiver par débordement des eaux de la rivière.  

 

En période d’étiage, les eaux de la nappe alluviale s’écoulent vers la rivière et viennent en complément des apports de la nappe de versant. La nappe d’accompagnement, en restituant à la rivière et à la nappe sous-jacente une partie de l’eau emmagasinée lors des pluies d’automne et d’hiver, joue donc un rôle majeur dans le soutien du débit de la rivière même en l’absence de pluie pendant plusieurs semaines et favorise ainsi la continuité hydraulique.  

 

Une baisse du niveau d’eau dans la rivière de 1 mètre, à raison d’une porosité des sédiments de 25%, provoquera au bout de quelques années une perte de l’ordre de 250 000 m3 d’eau par km2 de plaine alluviale.  

 

Rétablir la continuité longitudinale en détruisant un seuil a pour effet immédiat d’abaisser le niveau d’eau du cours principal et de vidanger progressivement la nappe alluviale. Cette baisse du niveau de l’eau et de la nappe met ainsi en péril la continuité latérale par assèchement progressif des annexes hydrauliques (fossés, biefs) ainsi que des zones humides connexes. 

 

En outre, ces destructions aggravent, voire provoquent, des situations d’assecs lors des épisodes à forts déficits pluviométriques et mettent bien souvent en cause la continuité longitudinale sur des tronçons de rivières qui n’avaient jusqu’alors jamais connu de telles situations. 

 

Ainsi la présence de petites retenues le long des cours d’eau de l’hémisphère nord favorise la continuité hydraulique (permanence des eaux dans la rivière), la continuité latérale et la continuité longitudinale. 

 

Chaque année, en février, sont célébrées les zones humides partout en Europe. A cette occasion, il est important de pointer du doigt toutes les actions concourant à la baisse du niveau de la nappe alluviale dont les conséquences seront néfastes pour les zones humides de bordure, la biodiversité et la ressource en eau. 

 

5- Qualité de l’eau et retenues d’eau 

L’unanimité des études scientifiques françaises et internationales mettent en exergue le processus de dénitrification qui se produit dans les eaux fluviales ralenties et d’autre part dans la nappe alluviale grâce à la végétation riveraine. Dans ce dernier cas tout abaissement de la nappe a des répercussions négatives sur les prélèvements de nitrates assurés par cette végétation. 

 

Le ralentissement de l’écoulement des eaux dans les rivières en raison de la présence de petits seuils, joue à cet égard un rôle de dépollution, processus que ne permettent pas les eaux «vives».  

Dès lors, la destruction des petites retenues traditionnelles apparaît comme un facteur dégradant de la qualité des eaux. 

 Cette évolution est sensible aujourd’hui du fait du réchauffement climatique et des modifications du cycle de l’eau au détriment de l’écoulement de surface. La modélisation du changement climatique à terme renforce l’inquiétude des scientifiques à ce sujet. 

 

Conclusion 

 

La préservation des petites retenues d’eau aménagées de longue date sur nos bassins apparait primordiale et leur destruction nous privera des effets positifs escomptés, comme nous le constatons en France. 

 

Les petits barrages d’autrefois, grâce au maintien d’une cote élevée de l’eau, ont permis à la nappe alluviale d’assurer en saison sèche des débits minimums nécessaires à la vie aquatique tout en préservant des zones humides. 

 

S’agissant des poissons migrateurs, faute de pouvoir détruire les barrages plus récents et plus importants qui coupent l’accès à leurs frayères traditionnelles, il convient de faire en sorte que toutes les retenues dépassant les capacités de nage et de saut de ces espèces soient équipées de dispositifs de franchissement adéquats et avant cela que les zones de frayères potentielles soient suffisamment bien identifiées. 

 

Par ailleurs, lors des périodes de sècheresse prolongée, telles que celles que nous connaissons chaque été depuis 5 à 6 ans, les retenues d’eau sont souvent les seuls points d'eau accessibles à de nombreuses espèces terrestres. Elles jouent donc également un rôle important pour la préservation de la faune terrestre et pas seulement aquatique. 

 

Est-il préférable pour la biodiversité d’avoir des rivières à sec plutôt que des rivières permettant à la flore et à la faune d’y trouver temporairement refuge dans des secteurs plus profonds ? Pour une gestion optimale de l’eau ne faut-il pas tout faire pour maintenir l’eau dans les rivières et les nappes superficielles plutôt que de l’évacuer rapidement vers la mer ? 

 

Nous, hydrobiologistes, limnologues, géologues, géographes devons informer les différents acteurs agissant dans le domaine de l’eau que la politique d’effacement des petits ouvrages hydrauliques met immanquablement en péril la préservation de nos réserves d’eau douce, la sauvegarde des milieux humides ainsi que la biodiversité associée. 

 

Pascal Bartout géographe (limnologue), Jean-Paul Bravard (géographe), Christian Lévêque (hydrobiologiste), Pierre Potherat (géologue), Laurent Touchart (géographe, limnologue)

Texte diffusé par la FFAM. 

Pas d’effet cumulatif d’une chaîne d’étangs sur la température de l’eau (Touchart et al 2023)

Etudiant une chaîne d’étangs sur une petite rivière du Limousin, des chercheurs montrent qu’il n’existe pas d’effet cumulatifs de réchauffement de l’eau. L’ombrage est le premier facteur de prévention de la hausse de température qui, avec une moyenne de 2°C en été, reste cependant raisonnable. Ces travaux font suite au constat de manque de connaissance scientifique de terrain sur l’effet cumulé des plans d’eau.

Dans le décret du 29 décembre 2011 «portant réforme des études d'impact des projets de travaux, d’ouvrages ou d’aménagements», l’Etat français a imposé que, pour toute nouvelle création de retenue d’eau, les effets cumulés du projet avec ceux des plans d’eau déjà existants soient analysés. Cette obligation institutionnelle a réveillé une attention scientifique à un sujet déjà étudié par la recherche, mais de manière peu poussée : l’effet d’une chaîne de plans d’eau sur l’hydrologie et la température de l’eau. Une expertise collective sur l’état du savoir a acté en 2016 que les connaissances de terrain sont encore très rares.

Laurent Touchart et ses collègues ont étudié un cas sur le bassin de l’Oncre, en Limousin.

Au nord-ouest de Limoges, les plateaux du Haut Limousin sont drainés par un affluent de rive droite de la Vienne d’une quarantaine de kilomètres de longueur, la Glane. La rivière a trois plus grands affluents: la Vergogne (cours influencé par une grande retenue), le Glanet (cours peu impacté) et l’Oncre (cours influencé par une succession de plans d’eau). L’Oncre a donc été choisi comme objet d’étude. Les chercheurs exposent le système de retenues : « D’amont en aval, les superficies et les hauteurs e chaussée sont de 0,48 ha et 2,2 m pour l’étang à moine de Boscartus, 0,93 ha et 1,5 m pour les étangs Jumeaux (séparés par une digue longitudinale), dont 0,24 ha pour la partie ouest, la seule suivie, 3 ha et 3,5 m pour l’étang de la Cascade, 2 ha et 2 m pour celui Trois Iles, 17,5 ha et 4,5 m pour celui de Fromental et 2,5 ha et 2,5 m pour celui du Brudou. »

Ce schéma montre le site de l’étude (cliquer pour agrandir).

Cet autre schéma montre le bilan thermique sur un an (cliquer pour agrandir) :

Nous reproduisons la conclusion des chercheurs :

«Tant en valeur moyenne de réchauffement (environ 2 °C en été) qu’en longueur d’influence sur l’émissaire (environ 1,5 km), l’effet des cinq derniers étangs de la chaîne de l’Oncre est finalement du même ordre que celui d’un seul grand étang isolé (Touchart, 2001) ou d’un petit barrage (Zaidel et al., 2021) à déversoir. Le sixième étang, en remontant de la fin de la chaîne vers l’amont, étant le seul pourvu d’un moine, la température de référence de cette recherche, sans pouvoir être assimilée à celle de la source de l’Oncre, a néanmoins des caractères de fraîcheur et de faible amplitude diurne qui permettent de l’envisager comme un point de départ.

Dans le cas de la valeur de la température de l’eau, l’effet de la succession des plans d’eau est infraadditif, au sens de LaGory et al. (1989). L’impact cumulé géographique correspond ici à la somme du linéaire directement modifié par la chaîne étangs et du linéaire de l’émissaire influencé en aval sur la distance précédemment citée. Au lieu d’un effet cumulatif en valeur de réchauffement, il y a plutôt un fonctionnement presque indépendant de chaque étang de la chaîne. Cela tendrait à confirmer ce que Bolsenga (1975) avait exprimé il y a déjà longtemps pour les grands lacs naturels et qui a été validé depuis par Momii et Ito (2008), c’està-dire que la part radiative du bilan thermique d’un plan d’eau est en général si écrasante que la part hydrologique d’entrée et de sortie des cours d’eau est comparativement négligeable. Ici, dans le cas de la chaîne de l’Oncre, le filet d’eau qui passe d’un étang à l’autre, très réduit en été, ne pèse pas grand-chose sur le plan calorifique par rapport au bilan radiatif. Précédemment, Choffel (2019) avait montré qu’il existait des différences de température notables entre les parties ombragées et ensoleillées d’un étang isolé. Quant à Maxted et al. (2005) et Zaidel et al. (2021), ils concluaient que le réchauffement du réseau hydrographique dû aux petits plans d’eau à déversoir était surtout causé par le fait qu’ils fabriquent un espace plus large, donc ensoleillé, là où le cours d’eau était à l’ombre avant leur construction. D’une façon plus générale, la littérature internationale des dernières années commence à montrer que, même non barrés de plans d’eau, les petits cours d’eau présentent une hétérogénéité thermique conditionnée non seulement par les apports d’eau souterraine ou hyporhéique, mais aussi par les différences entre les parties à l’ombre et au soleil (Story et al., 2003, Malcolm et al., 2004, Webb et al. 2008, Marteau et al., 2022, Hoess et al., 2022).

Dans ce cadre, la présente étude aura donné quelques premiers résultats mesurant que, dans le cas d’étangs en chaîne, cette variable ombre/soleil est plus forte que l’effet de cumul de la succession des plans d’eau. Au moins de façon ponctuelle, un étang à l’ombre situé en milieu de chaîne est capable de laisser sortir de son déversoir une eau plus froide que celle qui y entre. Dans les moyennes cependant, la chaîne étudiée ici est construite de sorte que les deux étangs les plus en amont sont aussi les plus forestiers, les plus ombrés, si bien que, à l’intérieur du bilan calorifique, la variable radiative va dans le même sens que la variable hydrologique. Il conviendrait à l’avenir de lancer des études sur une autre chaîne d’étangs, où ces variables iraient dans un sens opposé.

En termes de recherche appliquée, il semblerait opportun de préconiser l’ombrage des déversoirs de surface des étangs et des premiers décamètres de leur émissaire fluvial là où ce n’est pas le cas, car l’efficacité de cette opération n’est pas n’est pas loin d’atteindre à celle de la construction d’un moine. D’autre part, le dernier étang de la chaîne est celui sur lequel doivent porter les principaux efforts. C’est lui qui, plus que le cumul de ce qui se passe en amont, conditionne la qualité de l’eau de l’émissaire fluvial.»

Discussion

L’absence d’effet de cumul thermique est une bonne nouvelle si elle se confirme par d’autres travaux comme un trait constant du bilan énergétique des successions de plans d’eau. La prédominance du terme radiatif du bilan (ensoleillement) suggère que le gestionnaire public doit avant tout proposer des bonnes pratiques de gestion des berges (ombrage).

Avec plus de 100 000 ouvrages formant retenues en lit mineur et sans doute près de 1 million de plans d’eau de toutes dimensions en lit majeur, les systèmes lentiques et semi-lotiques sont une composante à part entière des bassins versants français.  Ils ont été très négligés comme objet d’étude, hormis les lacs (plus de 50 ha) et grands réservoirs pouvant être reconnus dans une nomenclature administrative. Ce décalage important entre la connaissance scientifique et la politique publique a suscité des controverses lorsque la seconde a prétendu statuer sur les plans d’eau d’origine artificielle en le désignant presque toujours comme des problèmes, mais sans réellement disposer à leur sujet de données hydrologiques, écologiques, sociologiques, géographiques ou historiques. Statuer sans savoir ou en sachant très peu est la définition du préjugé. Nous assistons à une lente correction de cette anomalie, ce dont il faut se féliciter.

Référence : Touchart L et al (2023) L’effet d’une chaîne d’étangs sur la température de l’eau, pour une discussion des impacts cumulatifs. Le cas du bassin de l’Oncre en Limousin (France), Norois, 1, 266, 27-45

Les lacs naturels et artificiels perdent de l'eau depuis 30 ans – mais pas tous et pas toujours pour les mêmes raisons (Yao et al 2023)

Plus de la moitié des grands plans d’eau naturels et artificiels dans le monde ont vu leur volume se réduire au cours de ces trois dernières décennies, sous l’effet du changement climatique et des activités humaines, selon une étude venant de paraître dans Science. Un quart a vu ce volume augmenter et un quart n'a pas de tendance claire. Le stockage en réservoir artificiel a néanmoins connu un léger gain sur la période, car les constructions de nouveaux sites ont compensé les pertes des sites existants. La principale cause de perte de volume d'eau stocké en réservoir artificiel est la sédimentation, ce que les chercheurs suggèrent de prendre en compte dans les politiques de gestion des barrages et retenues. 

Tendance du volume d'eau des grands lacs, extrait de Yao et al 2023, art cit.

Les plans d'eau naturels comme artificiels ont un rôle important pour les sociétés humaines, comme le rappellent Fangfang Yoao et ses collègues en introduction de leur recherche : "Les lacs couvrent 3 % de la superficie terrestre mondiale, stockant de l'eau stagnante ou à écoulement lent qui fournit des services écosystémiques essentiels d'eau douce et d'approvisionnement alimentaire, d'habitat des oiseaux d'eau, de cycle des polluants et des nutriments et des services récréatifs. Les lacs sont également des éléments clés des processus biogéochimiques et régulent le climat par le cycle du carbone. Leurs biens et services potentiels sont modulés par le stockage de l'eau du lac (LWS), qui fluctue en réponse aux changements de précipitations et de débit des rivières, ainsi qu'en réponse aux activités humaines directes (barrages et consommation d'eau) et au changement climatique."

Pour mener leur évaluation, les chercheurs ont agrégé près de 249 000 images par satellite, en même temps que des batteries de données météorologiques et d'informations sur l’évaporation, l’humidité des sols et la transpiration des végétaux, les ruissellements et les écoulements, l’irrigation. Ainsi ont-ils pu estimer le poids des facteurs dans l'évolution de la ressource hydrique à la surface de la Terre.

Voici d'abord le résumé de leur étude :

"Le changement climatique et les activités humaines menacent de plus en plus les lacs qui stockent 87 % de l'eau douce de surface liquide de la Terre. Pourtant, les tendances récentes et les facteurs de changement du volume des lacs restent largement inconnus à l'échelle mondiale. 

Ici, nous analysons les 1972 plus grands lacs mondiaux à l'aide de trois décennies d'observations satellitaires, de données climatiques et de modèles hydrologiques, et nous avons constaté des baisses de stockage statistiquement significatives pour 53 % de ces masses d'eau au cours de la période 1992-2020. La perte nette de volume dans les lacs naturels est largement attribuable au réchauffement climatique, à l'augmentation de la demande d'évaporation et à la consommation humaine d'eau, tandis que la sédimentation domine les pertes de stockage dans les réservoirs. 

Nous estimons qu'environ un quart de la population mondiale réside dans un bassin d'un lac en voie d'assèchement, ce qui souligne la nécessité d'intégrer les impacts du changement climatique et de la sédimentation dans la gestion durable des ressources en eau."

Plus en détail, voici les informations clés qui ressortent de cette étude :

• Une base de données mondiale des stockage d'eau en grands lacs a été composée de séries temporelles (1992 à 2020) de stockage infra-annuelles pour 1972 grandes masses d'eau, dont 1051 lacs naturels (100 à 377 002 km2) et 921 réservoirs (4 à 67 166 km2), qui représentent 96 et 83% du stockage naturel des lacs et réservoirs de la Terre.
• Plus de la moitié (53 ± 2 %) des grands lacs ont subi des pertes d'eau importantes. La perte prévaut notamment l'ouest de l'Asie centrale, le Moyen-Orient, l'ouest de l'Inde, l'est de la Chine, le nord et l'est de l'Europe, l'Océanie, les États-Unis contigus, le nord du Canada, l'Afrique australe et la majeure partie de l'Amérique du Sud. 
• Environ un quart (24%) des grands lacs ont connu des gains d'eau importants, qui se trouvent en grande partie dans les lieux de construction de barrages et dans les régions isolées ou sous-peuplées, telles que le plateau tibétain intérieur et les grandes plaines du nord de l'Amérique du Nord. 
• À l'échelle mondiale, le stockage en lac a montré une baisse nette à un taux de −21,51 ± 2,54 Gt an−1, ou de 602,28 km3 en volume cumulé, ce qui équivaut à l'utilisation totale de l'eau aux États-Unis pour l'année entière de 2015
• La perte de volume cumulée est d'environ 40 % supérieure à la moyenne des variations annuelles (c'est-à-dire les différences entre les valeurs maximales et minimales) sur la période 1992-2020
• Le volume naturel des lacs naturels a diminué à un taux net de −26,38 ± 1,59 Gt an−1, dont 56 ± 9% sont attribuables aux activités humaines directes et aux changements de température et d'évapotranspiration potentielle (PET), c'est-à-dire la demande d'évaporation. Un total de 457 lacs naturels (43 %) ont subi des pertes d'eau importantes avec un taux total de −38,08 ± 1,12 Gt an−1, tandis que des gains d'eau importants ont été constatés dans 234 lacs naturels (22 %) à un taux total de 13,02 ± 0,41 Gt an−1. Les 360 lacs restants (35 %) n'ont montré aucune tendance significative. Plus de 80 % du déclin total des lacs asséchés provient des 26 pertes les plus importantes (>0,1 Gt an−1, p < 0,1).
• Près des deux tiers (64 ± 4 %) de tous les grands réservoirs artificiels ont connu des baisses de stockage importantes, bien que les réservoirs aient affiché une augmentation globale nette à un taux de 4,87 ± 1,98 Gt an−1, en raison de 183 (20 %) réservoirs récemment remplis. Des baisses de stockage dans les réservoirs existants, c'est-à-dire déjà remplis avant 1992, ont été observées dans la plupart des régions. Le déclin global du stockage dans les réservoirs existants (−13,19 ± 1,77 Gt an−1) peut être largement attribué à la sédimentation : "Nos résultats suggèrent que la sédimentation est le principal contributeur à la diminution globale du stockage dans les réservoirs existants et a un impact plus important que la variabilité hydroclimatique, c'est-à-dire les sécheresses et la récupération après les sécheresses".

Discussion

Cet article de recherche montre que la disponibilité de l'eau devient un enjeu de plus en plus pressant en période de changement climatique et face aux besoins des sociétés. Une autre mission récemment lancée  – SWOT (Surface Water Ocean Topography) pour le Centre national d’études spatiales et la NASA – permettra à terme d'étendre ce travail à des millions de petits lacs et plans d'eau.

Il est notable que les chercheurs insistent sur le rôle de la sédimentation dans la perte de volume stocké des réservoirs artificiels. Le gestionnaire public doit réfléchir à simplifier les travaux de curage lors des vidanges d'entretien ainsi que la valorisation des sédiments. Car face au manque d'eau, et en particulier à la variabilité plus forte du cycle de l'eau (épisodes de fortes pluies alternant avec des épisodes de sécheresse), les sociétés humaines ne vont certainement pas abandonner le stockage en surface : il s'agit de rendre ce stockage plus efficient en même temps que de l'adapter aux connaissances nouvelles en écologie aquatique.

Référence : Yao F et al (2023), Satellites reveal widespread decline in global lake water storage, Science, 80, 6646, 743-749

Les seuils et ouvrages en rivière aident à stocker l'eau face aux sécheresses

Un ouvrage en lit mineur de rivière ralentit, retient et infiltre l'eau. C'est vrai pour les ouvrages de castors comme pour ceux des humains. Le mouvement de défense des ouvrages hydrauliques le sait bien, mais il affronte un déni totalement aberrant de la part des pouvoirs publics en charge de l'eau et de la biodiversité, qui s'obstinent à nier, minimiser ou invisibiliser les intérêts des seuils et barrages.  Toutefois, lors d'une audition au Sénat, c'est la pdg du Bureau des ressources géologiques et minières (BRGM) qui a cru bon rappeler aux parlementaires les règles élémentaires de l'hydrologie, et notamment ce rôle des seuils. Les élus vont-ils en tirer la conclusion qui s'impose, à savoir valoriser et non plus vandaliser ces ouvrages? 

Voir la vidéo

En février dernier, le Sénat a créé une mission d’information intitulée : "Gestion durable de l'eau : l'urgence d'agir pour nos usages, nos territoires et notre environnement". Le 15 mars, cette mission auditionnait les experts en hydrogéologie du Bureau de recherches géologiques et minières.

A cette occasion, une mise au point intéressante a été faite : "Sur un sujet qui est polémique dans le domaine de l'eau, sur le sujet des obstacles ou seuils en rivières, quand il y a des seuils l'eau stagne un peu et donc cela s'infiltre davantage", a expliqué Michèle Rousseau (présidente-directrice générale du BRGM), en faisant le panorama des possibilités d'amélioration du stockage de l'eau en France métropolitaine.

En fait, ce phénomène est connu. Dans le monde naturel de l'aire européenne et nord-américaine, ce sont les barrages en série de castors qui jouent ce rôle de création de multiples retenues par petits barrages, et tous les travaux étudiant le phénomène concluent que ces aménagements ont un bilan hydrologique positif, tant pour l'infiltration dans les sols que pour les débordements par rehausse de niveau de la lame d'eau (voir nos publications sur le thème castor).  

Les propriétaires ou riverains de retenues et de biefs observent eux aussi le phénomène : si le niveau est baissé un certain temps par ouverture de vanne, alors le niveau des puits baissent, comme celui des éventuelles zones humides d'accompagnement à eau affleurante de type mare, prairie humide. Au demeurant, quand un projet d'aménagement de seuil concerne une retenue en zone de captage, des relevés piézométriques sont faits et la conclusion est immanquablement que le niveau du captage va baisser en cas d'effacement de la retenue et d'abaissement de sa ligne d'eau. On peut aussi lire la remarquable monographie de l'ingénieur public Pierre Potherat, qui a documenté le rôle des ouvrages dans le cas particulier des bassins sédimentaires des sources de la Seine et de l'Ource (voir cette recension). 

Ces constats n'ont rien d'extraordinaire, ils relèvent de lois bien connues en hydrostatique et hydrodynamique depuis le 19e siècle.

Ce qui est assez extraordinaire en revanche, c'est la politique de déni de ces réalités par les politiques publiques de l'eau, qui sont en France et pour partie en Europe arcboutées sur le nouveau dogme de la "continuité écologique", vu sous l'angle de l'effacement des ouvrages humains et du retour à une supposée "naturalité" de type sauvage. 

Refusant de reconnaître le moindre élément négatif de ce choix public, ces politiques passent sous silence le rôle des ouvrages dans la rétention et régulation de l'eau. Elles ne parlent immanquablement que de l'évaporation – comme si une zone humide naturelle ou une prairie ou une forêt n'évaporaient pas aussi en été, par un étonnant miracle physique! En fait, des travaux de recherche scientifique ont quantifié toutes ces évaporations et montré qu'elles sont du même ordre de grandeur, voire pire dans le cas de milieux naturels (cf Al Domany et al 2020).

La politique de continuité écologique est devenue le faux-nez d'une écologie assez radicale et polémique, dont la philosophie sous-jacente entend diaboliser et interdire la présence humaine au bord des rivières. Non seulement elle est nuisible à la régulation de l'eau alors que nous affrontons une multiplication des risques crues et sécheresses, mais elle heurte de nombreuses autres dimensions qui concourent à l'intérêt général et au bénéfice des riverains : patrimoine historique, culturel et paysager, production d'énergie renouvelable locale, réserve incendie, stockage pour abreuvement et irrigation, adaptation climatique, usages partagés. 

Nous demandons donc à nouveau à l'administration eau et biodiversité de respecter le choix parlementaire plusieurs fois réaffirmé de la nécessité de préserver, valoriser et exploiter les ouvrages hydrauliques, au lieu d'envisager leur effacement au nom d'un idéal non légal et non légitime de retour à la rivière sauvage. Nous demandons également au financeur public de solvabiliser les aménagements écologiques de ces ouvrages, qui optimisent certaines dimensions environnementales (franchissement piscicole, transit sédimentaire) sans en perdre les avantages. Nous demandons enfin une politique positive et intelligente des ouvrages hydrauliques, car l'amélioration de leur gestion et la responsabilisation de leur propriétaire sont un vrai enjeu public, bien plus nécessaire que la tentative d'ores et déjà ratée de détruire et assécher ces biens utiles. 

Eau, biodiversité et adaptation climatique selon l'IGEDD

L'inspection générale de l'environnement et du développement durable a produit un rapport sur l'adaptation au changement climatique, qui vient d'être rendu public par le ministère de l'écologie. Nous publions son extrait sur le domaine de l'eau, précédé de quelques observations critiques. 

Le changement climatique devient perceptible et a des effets sur nos conditions de vie. L'eau est un domaine critique, puisque cette ressource est indispensable à la société, à l'économie, au vivant.

Le rapport de l'IGEDD synthétise les vues dominantes des expertises actuelles. Toutefois, sans être en désaccord sur le fond, nous soulignons trois points essentiels : 

• Tout enjeu et toute priorisation des enjeux doivent être démocratiquement validées. Ce n'est pas le chercheur ou l'expert qui définit l'importance relative des sujets (climat, biodiversité, usages etc.), mais le citoyen préalablement informé par des expertises collégiales incluant tous les angles pertinents et toutes les connaissances légitimes. L'eau est une question sociale et politique, pas simplement une question naturelle.
• Les assemblées élus (de la commune à l'Europe) sont les lieux de la discussion et de la décision démocratiques, ce qui suppose des élus motivés à examiner le fond des sujets et à refléter les attentes des citoyens les ayant élus. Ce rappel est nécessaire puisque nous voyons dans le fonctionnement de nos institutions un poids excessif d'administrations non élues et d'idéologies administratives non validées par les citoyens et leurs élus – en particulier dans le domaine de l'eau et de certains choix publics contestés. 
• Tout programme public doit faire impérativement (et non facultativement) l'objet d'analyse coût-bénéfice sérieuse, ce qui est parfois difficile dans le domaine environnemental. C'est le seul moyen de conjurer le risque des effets de modes et de conformisme où l'on procède à des lourds investissements publics sans prendre soin au préalable de tester, observer et quantifier les résultats concrets. Par exemple ici, les solutions fondées sur la nature sont un sujet très en vogue mais où la recherche critique sur certains échecs de restauration de la nature doit inciter à être vigilant sur la réalité des résultats obtenus, particulièrement en stockage d'eau afin de prévenir tant les sécheresses que les inondations. Certaines solutions sont efficaces, d'autres non : la dépense d'argent public vise l'efficacité avant de viser la naturalité. 
  
  

Extrait du rapport :

Chapitre 4
L’adaptation des politiques de l’eau et de la biodiversité : à partir d’un noyau commun, de nouveaux types d’action émergent

4.1 Les impacts du changement climatique sur le cycle de l’eau sont bien mieux documentés que les impacts sur la biodiversité

Les conséquences du changement climatique sont souvent ressenties en premier lieu dans le domaine de l’eau : sécheresses à répétition entraînant restrictions et conflits d’usages, baisse du débit des rivières avec des impacts sur les espèces et les habitats, montée du niveau de la mer, intrusions salines, précipitations exceptionnelles et inondations, etc.

C’est en conséquence dans ce domaine que les impacts du changement climatique sont les mieux documentés. Pour la France, l’étude Explore 2070 a fourni en 2012 des scénarios concernant l’évolution des débits de cours d’eau et des nappes phréatiques au milieu du siècle, sur la base des travaux du GIEC. Ses conclusions annonçaient une baisse significative de la recharge des nappes, une baisse du débit moyen annuel des cours d’eau et des débits d’étiages plus sévères, plus longs et plus précoces, de 30 à 60 %. L’étude Explore 2070 est en cours d’actualisation ; les résultats d’Explore 2 sont attendus en 2023.

L’impact du changement climatique sur la biodiversité est moins identifié ; pourtant, le premier rapport conjoint de l’IPBES et du GIEC « Biodiversité et changement climatique – résultats scientifiques » montre que le changement climatique, qui n’était qu’une pression parmi d’autres à l’origine de l’effondrement de la biodiversité, pourrait rapidement contribuer à accélérer cet effondrement, si rien n’est fait. En particulier, ce rapport estime que la proportion d’espèces menacées d’extinction du fait du climat se situe à 5% avec un réchauffement de 2°C, mais passe à 16% avec un réchauffement de 4,3°C.

Le 6éme rapport du GIEC indique qu’approximativement la moitié des espèces étudiées ont commencé à migrer vers les pôles ou vers des altitudes supérieures et constate qu’on observe déjà les premières extinctions d’espèces dues au changement climatique.

4.2 Les solutions retenues pour l’adaptation sont assez convergentes mais il reste difficile d’évaluer leur niveau de mise en œuvre effective

4.2.1 La poursuite des politiques de protection et de restauration et le développement des solutions fondées sur la nature sont retenus dans tous les plans étudiés

On trouve dans la plupart des pays étudiés des études d’impact du changement climatique et des feuilles de route dans le domaine de l’eau, au niveau national et dans les grands districts hydrographiques. Ces feuilles de route intègrent les impacts du changement climatique, à l’image en France des Assises nationales de l’eau de 2019 dédiées à l’adaptation, et des stratégies d’adaptation au changement climatique réalisées dans chaque grand bassin hydrographique.

Les horizons temporels pris en compte dans ces exercices sont de trois ordres :

• Dans les pays européens, les feuilles de route par district hydrographique (bassin) respectent les temporalités de la directive cadre sur l’eau et de la directive inondations, soit des cycles de 6 ans. Les plans actuels visent l’horizon 2027, parfois (cas espagnol) se prolongent sur un ou deux cycles au-delà (2033 et 2039) pour la prise en compte des effets du réchauffement climatique,
• certains plans nationaux ont des horizons de moyen/long terme, comme le « 25 year environment plan » britannique adopté en 2019, ou le programme Delta aux Pays Bas qui fixe des objectifs à l’horizon 2050,
• enfin, certains plans ont des horizons encore plus lointains, notamment pour la prévention des inondations en lien avec l’élévation du niveau de la mer, par exemple le programme Estuaire de la Tamise 2100. Ces programmes s’inscrivent alors clairement dans une logique construite d’adaptation au changement climatique malgré les incertitudes, avec l’étude de plusieurs scénarios, et la notion de « chemins d’adaptation » conduisant à prendre progressivement des « décisions sans regret ». Ils prévoient des points de rendez-vous au vu de l’évolution des connaissances sur les impacts climatiques pour les décisions les plus structurelles.

Ces feuilles de route et programmes sur l’eau, qui se limitaient souvent initialement aux inondations (programme Delta aux Pays Bas) ou à la qualité des eaux environnementales (schémas directeur d’aménagement et de gestion des eaux (SDAGE) en France), s’élargissent de plus en plus à l’ensemble du cycle de l’eau (eau potable, assainissement, et protection de la ressource en eau) et à la résilience des écosystèmes aquatiques et humides. Cette évolution globale conduit à compléter les programmes classiques d’infrastructures de génie civil dites « grises » (digues, réseaux de collecte des eaux de pluie et installations de traitement, etc.) par des projets de type « solutions fondées sur la nature (SFN) » comme les zones d’expansion de crues (programmes « room for the river » en Allemagne et aux Pays- Bas), la restauration de zones humides, la désimperméabilisation et la gestion à la source des eaux de pluie en ville, dont le rapport coût-bénéfice est souvent intéressant même s’il gagnerait à être mieux quantifié.

La mission constate que cette évolution conduisant à développer les solutions fondées sur la nature est citée comme un objectif dans tous les plans étudiés, au moins au niveau des principes. Il reste cependant encore difficile de juger de l’ampleur de l’application pratique, tant les SFN couvrent un champ vaste et sont parfois comprises différemment, même si une définition harmonisée émerge progressivement des travaux de l’Union internationale pour la conservation de la nature (UICN) et de l’Assemblée des Nations-Unies pour l’environnement (ANUE).

Ce développement des SFN, qui est encouragé dans tous les pays comme en France par l’échange de bonnes pratiques et un certain nombre d’expérimentations pilotes, constitue une première étape vers la gestion intégrée de la biodiversité et du changement climatique que le GIEC et l’IPBES appellent de leurs vœux dans leur rapport conjoint.

Mais la notion de gestion intégrée de la biodiversité et du changement climatique ne signifie pas seulement la promotion des solutions fondées sur la nature : c’est aussi l’absolue nécessité de considérer les impacts de certaines solutions d’atténuation qui sont négatives pour la biodiversité. La biodiversité est l’un des champs où les risques de mal-adaptation sont les plus importants s’agissant notamment des bio-énergies, de l’hydroélectricité, de certaines politiques de boisement, du développement de l’irrigation et des retenues d’eau.

De manière générale, les plans et feuilles de route étudiées par la mission soulignent que l’accélération des politiques déjà engagées en matière d’eau et de biodiversité, ainsi que des politiques de protection des espaces et des espèces, apparait comme la réponse la plus pertinente.

L’accent est davantage mis, dans les plans étudiés, sur la nécessité d’accélérer les politiques de protection et de restauration des habitats, de leurs fonctionnalités, des continuités, des zones refuges, que sur le travail concernant directement les espèces, hormis quelques expériences de déplacement/réintroduction d’espèces très menacées (Japon, Royaume-Uni). Le rôle majeur du rétablissement des continuités (trame verte et bleue), pour favoriser la migration des espèces et la lutte contre les espèces exotiques envahissantes, est souligné partout.

4.2.2 Au-delà de ce noyau commun d’accélération et de renforcement des politiques engagées, la rapidité du changement climatique nécessite de nouvelles actions

Quelques points plus spécifiquement liés au changement climatique doivent néanmoins être ajoutés ou renforcés dans les plans d’adaptation par rapport aux politiques existantes :

Dans le domaine de l’eau, la récurrence des sécheresses, leurs conséquences importantes, notamment sur l’agriculture, et la diminution progressive de la ressource disponible rend encore plus urgente l’accélération des politiques d’économies d’eau et de partage entre les usages - sujets peu traités par les directives européennes. L’examen des plans du parangonnage ne fait pas apparaître d’approche différente sur ces sujets de ce qui est fait en France : nécessité de fixer des objectifs chiffrés et répartis d’économies d’eau, gestion intégrée par bassin versant prenant en compte les besoins des milieux, priorisation annoncée des usages en termes d’intention mais encore peu développée dans le droit en vigueur. La liste des leviers mobilisables est connue et citée dans tous les plans (lutte contre les fuites dans les réseaux, réutilisation d’eaux usées, irrigation goutte-à-goutte etc.). Les plans citent parfois aussi les outils de tarification incitative qui sont expérimentés dans certains territoires. Une attention particulière est logiquement apportée au secteur agricole : avec des solutions à court terme qui peuvent reposer sur le développement de capacités de stockage et des solutions de moyen et long terme qui passent par une transformation des modèles de production.

En matière de prévention des inondations, la définition des aléas de référence doit intégrer les impacts du changement climatique : cela commence à se faire sur la montée du niveau de la mer et le recul du trait de côte (exemples des Pays-Bas, du Royaume-Uni et de la France notamment) et doit encore être développé en ce qui concerne l’impact des modifications du régime des précipitations sur les crues, les connaissances progressant rapidement dans ce domaine. De manière générale, les plans étudiés prévoient d’investir dans le développement et la fiabilité des dispositifs de surveillance et d’alerte sur les phénomènes extrêmes, indispensables et « sans regrets » notamment pour la France dans les territoires d’outre-mer.

Les politiques de prévention des inondations vont conduire dans certains cas à repenser très largement l’aménagement spatial de certains territoires. En ce qui concerne l’anticipation des conséquences de la montée du niveau de la mer, la mission a identifié tout particulièrement les programmes Estuaire de la Tamise 2100 et aux Pays Bas, la mise à jour 2022 du programme Delta, comme de bons exemples de politiques construites d’adaptation, associant le Parlement ou la société civile aux choix les plus structurants. En particulier, ces programmes conduisent à poser la question du niveau de protection souhaité des personnes et des biens face aux risques naturels, avec souvent trois options :

• le maintien du niveau de protection actuel malgré le changement climatique, choix le plus courant, qui suppose un renforcement de la politique de prévention ;
• l’objectif d’une augmentation du niveau de protection, pour certains secteurs ou territoires ;
• une réduction du niveau de protection pour d’autres (voir en annexe la carte des enjeux du programme Tamise, publiée par l’agence anglaise de l’environnement).

Ce débat, naturellement très sensible, gagne à être explicité et partagé le plus largement possible, les deux programmes Delta et Estuaire de la Tamise 2100 constituent des exemples inspirants à cet égard.

Les études de risques au changement climatique, à l’échelle des aires protégées ou des écosystèmes, commencent à se développer (Royaume-Uni notamment), de même que la nécessité de développer des politiques intégrées de protection des sols prenant en compte rétention d’eau, biodiversité, capacité de stockage du carbone, en commençant par le développement d’indicateurs intégrés (Japon, Allemagne).

Les analyses coûts bénéfices restent encore rares, mais on peut citer notamment le calcul de retour sur investissement présenté dans le plan anglais d’adaptation en ce qui concerne la politique de prévention des inondations et de lutte contre l’érosion sur le littoral : le programme de dépenses de 2,6 milliards de livres sur 6 ans devrait rapporter 30 milliards de livres de bénéfices.

Ces différents exemples pourraient contribuer à la préparation du chapitre eau, risques naturels et biodiversité du futur plan d’adaptation français.

Recommandation : (MTECT) Compléter les feuilles de route nationales sur l'eau par des mesures portant sur des plans sectoriels d'économies d'eau, le développement de systèmes d’alerte précoce sur les risques naturels et l’organisation d’un débat sur le niveau souhaité de protection des personnes et des biens. Réaliser à chaque fois que possible des analyses coûts-bénéfices à l’appui de ces programmes.

Référence : IGEDD (2022), Mission de parangonnage sur les politiques d’adaptation au changement climatique, 106 pages.