Petits barrages en climat méditerranéen, des solutions locales d’adaptation à la crise de l'eau ? (Yassin et al 2026)

Dans les régions méditerranéennes et semi-arides soumises à une variabilité hydro-climatique marquée et à l’intensification des sécheresses, les petits barrages sont de plus en plus mobilisés comme infrastructures décentralisées de stockage et de régulation de l’eau. À partir d’une revue structurée de la littérature internationale, une équipe de chercheurs proposent une synthèse des bénéfices et des limites de ces ouvrages. Ils soulignent leur caractère profondément contextuel, pointant les enjeux hydrologiques, écologiques et institutionnels qui conditionnent leur durabilité.

L’article s’inscrit dans un contexte de raréfaction croissante de la ressource en eau en climat méditerranéen (classes Csa et Csb de Köppen-Geiger), marqué par des étés chauds et secs, des hivers courts et pluvieux, une forte variabilité interannuelle et une sensibilité accrue au changement climatique. Ces territoires – Europe du Sud, Afrique du Nord, Proche-Orient, Californie, sud-ouest australien, Chili, Éthiopie – subissent simultanément une pression démographique et agricole, une surexploitation des nappes et une dégradation des écosystèmes fluviaux.

Face aux coûts sociaux et écologiques historiquement associés aux grands barrages, les petits barrages (généralement < 15 m de hauteur) sont présentés comme une alternative plus flexible, localisée et potentiellement plus acceptable socialement. L’enjeu central examiné par les auteurs est donc le suivant : dans quelle mesure ces infrastructures, souvent perçues comme « douces » et décentralisées, constituent-elles une solution durable d’adaptation au stress hydrique, et à quelles conditions leurs effets hydrologiques et écologiques demeurent-ils compatibles avec la résilience des bassins versants ?

Les auteurs adoptent une démarche systématique en plusieurs étapes. À partir de bases de données internationales (Web of Science, Scopus, Google Scholar), 3454 publications relatives aux petits barrages en climat méditerranéen ou semi-aride ont été identifiées. Après filtrage thématique et méthodologique, 28 études de cas empiriquement riches ont été sélectionnées pour analyse comparative. 

L’examen porte sur neuf pays (États-Unis, Australie, Éthiopie, Irak, Kenya, Grèce, Maroc, Espagne, Tunisie) et couvre quatre grands registres analytiques :

- les effets hydrologiques – recharge des nappes, régulation saisonnière des écoulements, atténuation des crues, pertes par évaporation, modifications des hydrogrammes, impacts cumulés sur les débits d’aval;

- les dynamiques sédimentaires – piégeage, envasement, altération du transit solide, réduction de la capacité de stockage, effets morphologiques en aval (incision, simplification des habitats);

- les impacts écologiques – fragmentation longitudinale, effets sur les communautés piscicoles et benthiques, modification des régimes thermiques et biogéochimiques, potentiel de restauration après arasement;

- les dimensions socio-institutionnelles – participation des communautés, inégalités d’accès à l’eau, gouvernance polycentrique ou fragmentée, durabilité de la maintenance, justice environnementale.

L’analyse bibliométrique met également en évidence le caractère fortement interdisciplinaire du champ (hydrologie, géomorphologie, écologie aquatique, sciences de l’environnement, gouvernance), ainsi que des réseaux de collaboration régionaux denses dans l’espace méditerranéen.

Sur le plan des bénéfices, les petits barrages peuvent, lorsqu’ils sont stratégiquement implantés et correctement entretenus, fournir un éventail d’avantages significatifs :

– stockage de l’eau pour l’irrigation et l’usage domestique en saison sèche ;

– recharge des aquifères ;

– réduction locale du ruissellement et de l’érosion ;

– atténuation partielle des crues ;

– création d’habitats artificiels pouvant, dans certains contextes, soutenir une biodiversité non négligeable ;

– renforcement de la résilience locale face aux sécheresses.

Cependant, ces effets positifs sont fortement dépendants des conditions géomorphologiques, climatiques et institutionnelles. Les limites identifiées sont elles aussi substantielles :

– envasement rapide dans les bassins versants érodés – plusieurs études montrent des pertes de capacité pouvant dépasser 50 % en moins de quinze ans;

– pertes par évaporation –  élevées en climat chaud et sec (20 à 60 % des volumes stockés annuellement dans certains contextes);

– réduction cumulative des débits aval – dans les bassins à forte densité d’ouvrages, des diminutions de l’ordre de 20 à 30 % des écoulements en saison sèche ont été observées;

– fragmentation des habitats et altération des régimes sédimentaires – effets sur la morphologie fluviale et la résilience écologique;

– risques d’inégalités sociales – captation des bénéfices par les usagers amont, externalisation des coûts vers l’aval.

Le caractère cumulatif des impacts est souligné : à l’échelle du bassin, la prolifération non coordonnée de barrages peut modifier en profondeur le régime hydrologique et la connectivité écologique. L’article observe également que l’efficacité en matière de contrôle des crues reste limitée : les réductions de débit de pointe sont généralement modestes (quelques pourcents), sauf lorsque des réseaux d’ouvrages fonctionnent de manière coordonnée.

Les auteurs identifient plusieurs axes prioritaires de réflexion.

D’abord, un besoin de recherches longitudinales suivant l’évolution des réservoirs sur plusieurs décennies, afin d’évaluer les trajectoires d’envasement, les effets sur les régimes d’écoulement et la dépendance socio-économique des communautés.

Ensuite, une approche multi-échelle intégrant les effets cumulatifs au niveau du bassin versant : modélisation hydrologique couplée aux indicateurs écologiques et aux scénarios climatiques non stationnaires. Sur le plan technique, des pistes d’innovation sont mentionnées, notamment la réduction de l’évaporation (dispositifs flottants), l’intégration systématique de dispositifs de gestion des sédiments en amont, ou encore l’amélioration de la connectivité piscicole par des passes adaptées aux faibles hauteurs d’ouvrage.

Enfin, l’article insiste sur la dimension institutionnelle : les petits barrages doivent être intégrés dans des cadres de gouvernance adaptative, polycentrique et participative, incorporant des objectifs explicites de justice distributive, de maintien des débits environnementaux et de soutenabilité intergénérationnelle. La maximisation du stockage ne peut constituer le seul principe directeur.

Discussion

L’article retient la définition usuelle du « small dam » (ouvrage inférieur à 15 m), mais, dans la pratique hydraulique traditionnelle – notamment en Europe méditerranéenne –, la majorité des ouvrages de rétention relèvent de hauteurs plus modestes. Or il existe une relation entre la hauteur d’un barrage et ses effets écologiques : plus la chute est importante, plus l’interruption de la continuité sédimentaire et piscicole est marquée, plus la capacité de stockage s’accompagne d’une modification substantielle du régime thermique et biogéochimique. À l’inverse, des seuils bas, des micro-rehausses ou des systèmes de dérivation latérale par canaux peuvent produire des effets hydromorphologiques plus diffus, parfois réversibles, et inscrire la régulation de l’eau dans une logique de détournement partiel plutôt que d’interruption frontale du cours d’eau. Cette diversité technique n’est pas pleinement explorée dans l’article, alors qu’elle conditionne fortement l’intensité des impacts. Comme le montrent les auteurs, les études complètes des hydrosystèmes de retenues restent finalement assez rares. 

Ensuite, certaines conclusions  liées au contexte climatique méditerranéen ici étudié – en particulier les pertes par évaporation élevées associées aux étés longs, secs et chauds – ne sont pas généralisables. Si ces pertes peuvent atteindre des proportions significatives dans ces régions, leur ampleur est mécaniquement plus faible dans des contextes tempérés ou océaniques où l’évaporation estivale est moindre, même en situation de déficit hydrique relatif. L’extrapolation des effets négatifs liés à l’évaporation doit donc être prudente : la contrainte est réelle dans les climats chauds à forte insolation, mais n’a pas la même intensité hydrologique partout. D'autres travaux avaient montré que les barrages sont efficaces en atténuation des sécheresses hors climat aride (Wan et al 2017)

En dernier ressort, la question centrale est d’ordre normatif et politique. Une société ne peut poursuivre simultanément des objectifs structurellement contradictoires sans expliciter les arbitrages : viser une renaturation intégrale des cours d’eau, entendue comme effacement des infrastructures et retour à un régime hydro-écologique sans régulation anthropique, est incompatible avec un objectif de stockage diffus, d’écrêtement des crues, de soutien d’étiage et d’alimentation sécurisée des usages humains. Toute intervention modifie un régime écologique ; cela ne signifie pas la disparition des milieux, mais le passage d’un état hydro-écologique à un autre, avec ses propres dynamiques et assemblages biologiques. La question est donc le type de régime que la collectivité souhaite privilégier, en connaissance des bénéfices et des coûts associés. Ce débat relève d’un choix démocratique fondé sur une information transparente, plutôt que d’une solution purement technique.

Référence  : Yassin A et al (2026), Benefits and challenges of small dams in Mediterranean climate region: A Review. Hydrology, 13(1), 10. doi.org/10.3390/hydrology13010010

Pollutions, zones humides et paradoxes du méthane (Ciais et al 2026)

Après plusieurs années de hausse modérée, la concentration de méthane dans l’atmosphère a connu une accélération brutale à partir de 2019, atteignant des niveaux inédits avant de ralentir à nouveau en 2023. Un article publié dans Science propose une explication détaillée de cette séquence, en mobilisant des observations atmosphériques, satellitaires et des modèles globaux. Alors que les politiques publiques visant à réduire les pollutions atmosphériques et à restaurer les zones humides sont généralement conçues comme des leviers aussi favorables au climat, elles peuvent avoir un effet paradoxal de renforcement de l'effet de serre. 

L’étude est menée par une équipe internationale coordonnée par Philippe Ciais (Laboratoire des sciences du climat et de l’environnement, CEA–CNRS–Université Paris-Saclay), associant plus de trente chercheurs spécialisés en chimie atmosphérique, sciences du climat, modélisation et observation satellitaire.

L’objet de la recherche est d’identifier les causes de la forte accélération du taux de croissance du méthane atmosphérique observée entre 2019 et 2021, puis de son ralentissement progressif jusqu’en 2023. Les auteurs cherchent à départager le rôle des émissions de méthane et celui de ses mécanismes de destruction dans l’atmosphère.

Les résultats montrent que la dynamique récente du méthane est principalement expliquée par une modification temporaire de la chimie atmosphérique, combinée à des variations climatiques affectant les émissions naturelles.

Entre 2019 et 2020, le taux de croissance du méthane est passé à un maximum de 16,2 parties par milliard par an (ppb/an), avant de retomber à 8,6 ppb/an en 2023. Sur la période 2019–2023, la concentration atmosphérique totale a augmenté d’environ 55 ppb, pour atteindre 1 921 ppb en 2023.

Les auteurs estiment qu’environ 80 à 83 % des variations interannuelles du taux de croissance du méthane s’expliquent par une baisse temporaire de la concentration des radicaux hydroxyles (OH) en 2020–2021. Ces radicaux constituent le principal mécanisme de destruction du méthane dans l’atmosphère. Leur diminution est liée à la chute des émissions de polluants atmosphériques (notamment NOₓ et monoxyde de carbone) durant les confinements associés à la pandémie de Covid-19, ce qui a affaibli la capacité de « nettoyage » chimique de l’atmosphère.

À cette diminution du puits atmosphérique s’ajoute une hausse des émissions de méthane d’origine microbienne. Les modèles d’inversion estiment une augmentation globale des émissions d’environ +22 téragrammes (Tg) de méthane par an entre 2019 et 2020. Cette hausse est principalement attribuée aux zones humides et aux eaux continentales, en lien avec des conditions climatiques exceptionnellement humides lors de l’épisode prolongé de La Niña entre 2020 et 2023.

Les augmentations d’émissions les plus marquées sont observées dans les zones humides tropicales d’Afrique et d’Asie du Sud-Est, ainsi que dans certaines régions arctiques. À l’inverse, les zones humides d’Amérique du Sud connaissent une baisse nette des émissions en 2023, concomitante à une sécheresse liée à un épisode El Niño.

L’analyse isotopique du méthane atmosphérique (δ¹³C-CH₄) confirme que ces variations sont dominées par des sources microbiennes (zones humides, agriculture, eaux continentales), tandis que les contributions des combustibles fossiles et des feux de biomasse apparaissent secondaires et insuffisantes pour expliquer la dynamique observée.

Enfin, l’étude met en évidence un décalage important entre les estimations issues des inventaires « bottom-up » et les résultats des modèles d’inversion atmosphérique, en particulier concernant l’ampleur et la variabilité des émissions des écosystèmes inondés.

La forte hausse du méthane au début des années 2020 résulte d’une combinaison de facteurs : une réduction temporaire de la capacité oxydante de l’atmosphère liée aux changements d’émissions polluantes pendant la pandémie, et une augmentation climatique des émissions naturelles de méthane, principalement issues des zones humides. Le ralentissement observé à partir de 2023 correspond à la fois à la restauration des concentrations de radicaux hydroxyles et à des conditions climatiques moins favorables aux émissions microbiennes. Ces résultats soulignent l’importance de mieux intégrer la chimie atmosphérique, la variabilité climatique et le fonctionnement des écosystèmes inondés dans les politiques de suivi et de réduction du méthane, ainsi que les limites actuelles des modèles d’émissions utilisés à l’échelle mondiale.

Référence : Ciais P et al (2026), Why methane surged in the atmosphere during the early 2020s, Science, 391,  6785. DOI: 10.1126/science.adx8262 

Les rivières, fuite massive du vieux carbone vers l’atmosphère (Dean et al 2025)

Une étude internationale révèle que plus de la moitié du CO₂ émis par les rivières provient de carbone ancien, stocké depuis des millénaires dans les sols et les roches. Cette découverte remet en question notre compréhension des bilans carbone terrestres et du rôle réel des écosystèmes continentaux dans la régulation climatique. Elle devrait également intéresser les politiques de l'eau, dont le bilan d'impact carbone est à ce jour quasiment absent. 

Les processus décrits dans l'article et les modélisations des âges du carbone, extrait de l'article cité. 

Les rivières jouent un rôle crucial dans le cycle global du carbone : elles ne se contentent pas de transporter du carbone vers les océans, elles en rejettent aussi sous forme de gaz à effet de serre comme le CO₂ et le CH₄. Jusqu’à présent, on pensait que ces émissions provenaient essentiellement de la respiration d’organismes décomposant de la matière végétale récente (moins de quelques décennies).

Dans cette étude, Joshua Dean et ses collègues ont rassemblé et analysé une base de données mondiale inédite portant sur la signature radiocarbone (⁽¹⁴C⁾) du carbone dissous dans les rivières. Ce marqueur isotopique permet de distinguer les sources de carbone récentes (après 1955) de celles beaucoup plus anciennes. Grâce à 1 195 mesures provenant de 67 études sur tous les continents, les chercheurs ont pu estimer l’âge du carbone émis par les rivières à l’échelle globale.

L’analyse montre que 59 % des émissions de CO₂ fluvial proviennent de carbone ancien : soit de sources millénaires (âgées de plusieurs centaines à plusieurs milliers d’années), soit de carbone dit « pétrogénique » (issu de roches et datant de plus de 50 000 ans). Cela correspond à un flux de 1,2 ± 0,3 milliards de tonnes de carbone par an, soit un ordre de grandeur comparable au bilan net de puits de carbone des écosystèmes terrestres.

Le modèle développé par les auteurs prend en compte les caractéristiques géologiques, climatiques et écologiques des bassins versants. Il montre notamment que :

• les rivières situées dans des zones sédimentaires (riches en carbonates ou matières organiques fossiles) émettent un CO₂ plus ancien,
• les zones de montagne ou les régions avec des sols profonds ou perturbés (drainage, agriculture) sont aussi associées à des émissions plus anciennes,
• les petits et grands bassins versants contribuent tous à ce phénomène, contredisant l’idée selon laquelle seules les petites rivières seraient concernées par ce recyclage du vieux carbone.

Leur approche repose sur une modélisation isotopique intégrant les contributions de trois grandes sources de carbone : récente (dite « décennale »), ancienne (dite « millénaire ») et pétrogénique (issue des roches). Pour distinguer les parts respectives, les auteurs utilisent un modèle de mélange isotopique, renforcé par une simulation Monte Carlo et une approche bayésienne indépendante. Ces outils permettent d’estimer des contributions moyennes et leur incertitude statistique.

Les auteurs reconnaissent toutefois plusieurs limites à garder à l'esprit : la base de données demeure hétérogène dans la qualité et la répartition spatiale des mesures ; certaines zones restent peu représentées, et les données anciennes sont peu nombreuses. De plus, les apports en carbone issus de l’érosion, de la respiration souterraine ou de l’activité microbienne restent complexes à isoler avec précision. Les modèles utilisés fournissent donc des estimations de premier ordre, robustes mais sujettes à révision avec de nouvelles données. Enfin, il n’est pas encore possible de déterminer si la part croissante de carbone ancien observée est liée à des perturbations humaines récentes ou à des tendances naturelles.

Ces résultats bouleversent les hypothèses classiques du cycle du carbone terrestre, qui considéraient les émissions fluviales comme un simple prolongement de la respiration des écosystèmes actuels. Si les rivières libèrent en réalité du carbone stocké depuis des millénaires, cela implique que des réservoirs supposés stables (sols profonds, roches, tourbes) perdent du carbone vers l’atmosphère, ce qui accentue indirectement l’effet de serre.

Cela pose aussi un défi aux modèles climatiques : le puits de carbone terrestre serait surestimé si l’on ne tient pas compte de cette « fuite latente ». Par ailleurs, les activités humaines (drainage, déforestation, perturbations du sol) pourraient amplifier cette libération de carbone ancien, notamment en modifiant les chemins d’écoulement de l’eau ou en accélérant l’érosion.

Enfin, les auteurs soulignent que la part croissante de vieux carbone dans les émissions fluviales pourrait indiquer un dérèglement progressif des stocks profonds, en lien avec le changement climatique.

Discussion

Cet article illustre  que la recherche en science de l’environnement peut progresser en permanence, remettre en cause des schémas établis et révéler des processus insoupçonnés. La découverte du rôle central des vieux stocks de carbone dans les émissions fluviales est une surprise qui change notre regard sur les bilans globaux des gaz à effet de serre.

Ce sujet du carbone en général peine à pénétrer les politiques de gestion de l’eau, hors le sujet des zones humides. Sur de nombreux chantiers suivis par notre association, nous avons constaté que la question du cycle du carbone est quasiment absente des réflexions. Or, les choix d’aménagement des bassins versants, la restauration (ou non) de la morphologie des rivières, les pratiques de drainage, de retenues ou de remblaiement ont des effets directs sur la mobilisation ou la stabilisation de ce carbone ancien. Ignorer ces dynamiques, c’est risquer de renforcer à notre insu les émissions de gaz à effet de serre.

Référence : Dean JF et al (2025), Old carbon routed from land to the atmosphere by global river systems, Nature, 642, 105–111. 

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