L'eau – Toujours en mouvement

Qu'est-ce que l'eau?

L'eau ne représente pas la même chose pour tout le monde. Elle possède des propriétés physiques et chimiques uniques : on peut la faire geler, fondre, évaporer ou chauffer et la mélanger.

Dans des conditions normales, l'eau est un liquide composé de molécules faites d'un atome d'oxygène et de deux atomes d'hydrogène (H₂O). À l'état pur, l'eau est incolore, insipide et inodore; elle se solidifie à 0°C et se gazéifie à 100°C, à la pression normale au niveau moyen de la mer. Elle a une densité de un gramme par centimètre cube (1 g/cm³) et se classe parmi les meilleurs solvants qui soient.

Sans eau, il n'y aurait pas de vie. Plus de la moitié du corps humain est constituée d'eau. Si une personne peut se passer de nourriture pendant plus d'un mois, sans eau, c'est la mort assurée au bout de quelques jours. Tous les organismes vivants, de l'insecte le plus minuscule à l'arbre le plus gigantesque, ont besoin d'eau pour survivre.

D'où vient l'eau des océans, des lacs et des cours d'eau et celle s'écoulant sous terre?

Diverses théories ont été formulées pour essayer de répondre à cette question. Certains scientifiques croient que l'eau a toujours été présente; d'autres, qu'elle a été apportée par des comètes après la formation de la Terre. De nombreux scientifiques pensent que lorsque la Terre est née, il y a de cela 4,5 milliards d'années, l'atmosphère primitive n'était qu'un amas de substances délétères parmi lesquelles se trouvaient les éléments constitutifs de l'eau.

Avec le temps, la planète se refroidit et des blocs de lave donnèrent le sol et le roc que nous foulons aujourd'hui sous nos pieds. Ce processus débuta avec la formation de molécules d'eau dans l'atmosphère et leur condensation sous forme de pluie. La pluie tomba très, très longtemps. Pendant que se refroidissait la planète, les forces qui en secouaient l'intérieur créèrent d'énormes masses terrestres et les océans. De nombreux scientifiques croient que la vie est née dans ces océans avant d'évoluer progressivement pour s'adapter à la vie à l'air libre.

Qu'est-ce que le cycle hydrologique?

À partir du moment où elle est apparue, l'eau n'a cessé de se déplacer, même si son volume total est demeuré constant. En effet, la quantité initiale d'eau n'a guère augmenté, ni diminué avec le temps. Les mêmes molécules sont passées à un moment ou à un autre des océans et de la surface du sol à l'atmosphère par évaporation, sont tombées sur le sol sous forme de précipitation et sont retournées à la mer par les cours d'eau et les eaux souterraines. Cette circulation incessante s'appelle « le cycle hydrologique ». Sur 100 000 litres d'eau, il y en a toujours environ 5 en mouvement. 

À diverses époques, un changement cyclique relativement important du climat a créé des déserts et recouvert de glace des continents entiers. Aujourd'hui, il suffit d'une fluctuation régionale à court terme du cycle hydrologique, à savoir de quelques jours, mois ou années, pour entraîner une sécheresse ou une inondation.

L'eau a-t-elle un lien avec le climat?

L'eau et le climat ont effectivement des liens étroits. Il est facile d'établir, d'après les ressources en eau, comment les réserves d'une région varieront largement en fonction du climat local, à savoir des précipitations et des pertes dues à l'évaporation. Le rôle de l'eau dans le climat n'est peut-être pas aussi évident. Les grandes masses d'eau (ou plans d'eau) comme les océans et les Grands Lacs tempèrent le climat local, car elles absorbent et relâchent de la chaleur. Les régions voisines connaissent habituellement des hivers plus doux et des étés plus frais que si la masse d'eau à proximité n'existait pas.

Par ailleurs, l'eau joue un rôle encore plus fondamental dans le système climatique par l'entremise du cycle hydrologique. En effet, il faut une énorme quantité d'énergie (provenant en définitive du soleil) pour que l'eau s'évapore dans l'atmosphère. La chaleur provenant du soleil est piégée dans l'atmosphère terrestre par les gaz à effet de serre, la vapeur d'eau étant de loin le plus abondant de ces gaz. Quand la vapeur d'eau dans l'air se condense pour donner des précipitations, elle se débarrasse de l'énergie accumulée en la relâchant dans l'atmosphère. L'eau douce peut agir sur les changements climatiques dans une certaine mesure puisqu'elle occupe le paysage sous forme de lacs, de neige, de glaciers, de terres humides, ainsi que de cours d'eau, et qu'elle renferme une énergie latente. L'eau contribue donc au transfert et au stockage de l'énergie dans le système climatique.

Le cycle de l'eau est aussi un processus clé dont dépend le fonctionnement d'autres cycles. Par exemple, il faut bien comprendre le cycle de l'eau avant d'aborder le sujet des nombreux cycles chimiques dans l'atmosphère.

La plupart des scientifiques craignent une profonde perturbation du climat. Quelles en seraient les conséquences pour les ressources en eau?

Qui n'a pas fait l'expérience, au moins une fois dans sa vie, de la variabilité naturelle du climat sous la forme d'un été plus frais ou d'un hiver plus clément que de coutume, voire d'une sécheresse? On croit maintenant que les altérations de la composition de l'atmosphère pourraient entraîner une modification sans précédent du climat mondial au cours des 100 prochaines années. La hausse de la concentration des gaz responsables de « l'effet de serre » comme le dioxyde de carbone (provenant de la combustion du charbon, du pétrole et de gaz pour la production industrielle et énergétique ainsi que des travaux de déforestation de grande envergure) et le méthane (provenant des rizières, des terres humides et des animaux d'élevage) empêche la chaleur de se dissiper dans l'espace. Ils prévoient donc une élévation de la température moyenne sur le globe. Les changements climatiques que cela suppose devraient se faire davantage sentir aux latitudes nordiques, soit dans une grande partie du Canada.

Comme le climat et le cycle hydrologique sont intimement liés, une perturbation du régime climatique influera directement sur l'écoulement annuel moyen, sa variabilité annuelle et sa répartition entre les saisons. Ainsi, la variabilité du climat pourrait modifier la fréquence des phénomènes météorologiques extrêmes et accroître l'incidence des successions d'années sèches ou humides. Les réserves d'eau disponibles varieraient avec l'incertitude de ces facteurs ainsi qu'avec l'intensification de l'évapotranspiration estivale, la réduction de la couverture de neige et l'ignorance quant aux habitudes de consommation consécutivement au changement climatique. Les critères actuellement appliqués à la conception des ouvrages hydrologiques (barrages, buses, réseaux d'égouts urbains, quais, canaux, bassins et digues), ainsi qu'au zonage, à la distribution de l'écoulement, à la gestion des barrages et à la réduction des dommages causés par les inondations, pourraient ne plus être valides dans de nouvelles conditions climatiques.

Les répercussions des changements climatiques sur la qualité de l'eau pourraient exercer un stress accru sur la flore et la faune aquatiques et faire naître de nouveaux problèmes de dépollution. Ainsi, l'abaissement inhabituel des niveaux d'eau – susceptible de nuire à la navigation, de stimuler la croissance des mauvaises herbes littorales et d'accroître, durant l'été, les probabilités de mortalité de poissons due à l'anoxie (manque d'oxygène) – exigerait un dragage plus intense qui pourrait s'avérer néfaste aux organismes de fond et contaminer les eaux adjacentes. De plus, les faibles débits feraient augmenter la dilution des effluents, ce qui se traduirait par une contamination accrue des eaux réceptrices.

Quels seraient les effets du changement climatique sur les ressources hydriques du Nord?

La majorité des scénarios de changements climatiques fondés sur un doublement de la teneur atmosphérique en dioxyde de carbone prévoient un réchauffement marqué du Grand Nord. Ainsi, d'après le modèle du Centre climatologique canadien, on peut s'attendre à une hausse de 4 à 10°C en hiver et de 2 à 4°C en été, les plus faibles augmentations étant enregistrées au Yukon. Un tel réchauffement entraînerait probablement, d'ici 2100, une prolongation des périodes d'eau libre et, par conséquent, des saisons de navigations intérieure et maritime. Cependant, les niveaux des cours d'eau à la fin de l'été et en automne pourraient probablement baisser puisqu'on s'attend à ce que le ruissellement demeure relativement constant, tout en se produisant sur une plus longue période. Le phénomène de réchauffement pourrait également faire fondre des zones de pergélisol (terrain gelé en permanence), ce qui causerait de l'érosion ou un « affaissement » ainsi que la dégradation des terres humides et des zones de frai vitales causée par l'intensification du transport et des dépôts de sédiments en suspension dans les cours d'eau. La fonte du pergélisol nuirait également à la stabilité des quais, des autoroutes, des bassins de décantation, des pipelines et des bâtiments. De plus, elle modifierait radicalement l'hydrologie superficielle et souterraine ainsi que les habitats fauniques touchés.

Les modèles disponibles ne sont pas aussi précis pour ce qui est des changements dans le niveau des précipitations qui sont dus aux changements climatiques; toutefois, considérant les hivers assez doux qu'on a récemment connus dans certaines régions du Nord, on pourrait observer une augmentation des chutes de neige, sans changement dans les précipitations estivales. Alors qu'une hausse des précipitations hivernales pourrait accroître l'écoulement lors des débâcles printanières, l'accroissement de l'évaporation estivale devrait faire diminuer l'écoulement annuel moyen de bon nombre des cours d'eau nordiques et entraîner des étés plus secs, qui augmenteront la vulnérabilité des forêts aux incendies.

On prévoit que le stress que subissent les forêts et la taïga, qui est provoqué par le climat, rayera de la carte presque toute l'écozone du Bas-Arctique. Ce secteur est actuellement le principal territoire d'été et de mise bas des plus imposants troupeaux de caribous au Canada. En plus d'abriter ours, loups, orignaux, spermophiles arctiques et lemmings, il constitue un important lieu de reproduction et de nidification pour divers oiseaux migrateurs (plongeons à bec blanc, plongeons arctiques, plongeons catmarins, cygnes siffleurs, oies des neiges, harildes kakawi, faucons gerfaut, lagopèdes, harfangs des neiges, etc.). Terre des Inuits du Canada, l'écozone du Bas-Arctique comprend les basses-terres du golfe de la Reine-Maud, refuge pour oiseaux aquatiques reconnu internationalement. La diminution de la durée et de l'étendue des glaces de mer près du littoral menace la survie des ours blancs du Canada, particulièrement dans la baie d'Hudson où les ours survivent difficilement aux plus longues périodes estivales d'eau libre durant lesquelles ils n'ont pas accès à leur principale source de nourriture (les phoques sur les glaces de mer). Selon les études portant sur les répercussions possibles du réchauffement de l'océan dans un scénario présentant un doublement de la teneur atmosphérique en dioxyde de carbone, toutes les espèces de saumon pourraient disparaître du Pacifique Nord car elles ne pourraient pas résister à des températures plus élevées de l'océan.

L'eau se présente aussi sous forme de précipitations de pluie verglaçante et de neige mouillée. Celles-ci surviennent lors de tempêtes particulières mais elles peuvent avoir des effets persistants. Ces répercussions comprennent la dévastation des arbres et des structures et elles peuvent aussi comprendre, par exemple, les surfaces recouvertes de glace qui empêchent les animaux d'hivernage comme le chevreuil ou le caribou d'atteindre leur nourriture. Du point de vue climatique, il est aussi très important de déterminer si des facteurs comme la probabilité que ces formes de précipitation se produisent, leur gravité ou l'endroit où elles surviennent peuvent varier ou non.

De plus, la continuité des connaissances traditionnelles et des cultures autochtones est menacée. La culture des peuples autochtones est beaucoup plus sensible à la dégradation de l'environnement parce que beaucoup d'entre eux vivent, tout au moins en partie, plus près de la terre que les peuples non autochtones. Les dommages ou les changements environnementaux qui restreignent l'accès aux aliments traditionnels, aux zones traditionnelles de chasse, de pêche ou de cueillette ou aux lieux de rencontre spirituels traditionnels peuvent causer la déperdition de la culture autochtone.

Les éventuelles répercussions de divers scénarios de changements climatiques sur le bassin du Mackenzie ont été évaluées et décrites dans le cadre de l'étude d'impact portant sur le bassin. Celui-ci est l'un des cinq cours d'eau de la planète actuellement étudiés dans le cadre de l'Expérience mondiale sur les cycles de l'énergie et de l'eau (GEWEX). Pour obtenir de l'information à ce sujet, visiter le site Web de l'Étude GEWEX sur le bassin du Mackenzie (MAGS). 

Quelle est l'importance de la neige dans les ressources hydriques?

La neige est la précipitation de la vapeur d'eau sous forme de cristaux de glace. Accumulée sur le sol, elle peut être considérée comme une réserve d'eau. Au Canada, la neige représente environ 36 % des précipitations annuelles. À la fonte printanière, c'est elle qui alimente en grande partie les cours d'eau. Comme la neige s'accumule à un moment où l'évaporation est relativement faible, l'eau libérée à la fonte accroît plus le débit des cours d'eau que la pluie dans certaines régions. Au moins le tiers de l'eau utilisée pour l'irrigation des cultures dans le monde vient de la neige, qui joue aussi un grand rôle dans le remplissage des réservoirs des centrales hydroélectriques. En stockant l'eau durant l'hiver et en permettant au sol de reconstituer ses réserves au printemps, la neige revêt une importance particulière pour l'agriculture dans certaines régions.

Quelles sont les répercussions du climat, de la neige et de la glace sur les ressources hydriques du Nord?

Bon nombre des processus en jeu dans le cycle hydrologique sont ralentis par le climat froid du Nord. Dans les Territoires du Nord-Ouest et au Nunavut par exemple, les masses d'eau demeurent englacées durant six à dix mois chaque année; il y a peu d'évaporation ou de précipitations en hiver, à cause de la faible capacité en eau de l'atmosphère quand il fait froid. Le ruissellement provenant des chutes de neige hivernales se concentre dans la brève période de la fonte des neiges, de la débâcle et des crues printanières. La plupart des cas d'écoulements fluviaux élevés sont observés dans les Territoires du Nord-Ouest et au Nunavut lors du ruissellement printanier, sauf dans la région des monts Mackenzie, dans la partie ouest des Territoires du Nord-Ouest, où les pluies estivales peuvent provoquer d'importantes inondations. La fonte des neiges peut aussi contribuer au ruissellement pendant une grande partie de l'été – par exemple, les eaux de fonte prennent deux mois pour traverser le réseau hydrographique du Mackenzie.

Le climat du Yukon présente des différences marquées. La couverture de glace y dure de cinq à huit mois, les précipitations ont surtout lieu en hiver et l'évaporation est élevée. Au Yukon, l'écoulement résulte aussi bien de la fonte des neiges que de la fonte des glaces. La fonte des glaces est responsable des niveaux d'eau élevés caractérisant en août les cours d'eau du Yukon occidental, qui drainent de hautes montagnes. Ces crues revêtent une importance essentielle pour les écosystèmes locaux.

Qu'est-ce qu'une sécheresse?

On qualifie de sécheresse une diminution prolongée et régionalement assez généralisée des réserves naturelles d'eau, qu'il s'agisse de précipitations, d'écoulement fluvial ou d'écoulement souterrain, celles-ci se trouvant nettement sous de la moyenne. Les périodes de sécheresse sont un phénomène naturel de durée variable qui a émaillé l'histoire de l'humanité et elles font partie des fluctuations cycliques du climat de notre planète.

Où se manifestent les sécheresses?

Une sécheresse peut survenir n'importe où. Toutefois, les régions au climat semi-aride ou aride, où les précipitations annuelles suffisent à peine à la demande d'eau, y sont plus vulnérables. Au Canada, le sud de la Saskatchewan et les vallées de l'intérieur de la Colombie-Britannique subissent de fréquentes sécheresses.

Quelles sont les causes des inondations?

Les inondations sont presque toujours un phénomène naturel. Bien sûr, il existe des exceptions, par exemple lors de la rupture d'un barrage. De nombreuses conditions doivent être remplies pour qu'un lac déborde, qu'un cours d'eau quitte son lit ou que le rivage d'un océan soit envahi par les eaux. Au Canada, les causes les plus fréquentes des inondations sont le refoulement de l'eau derrière les embâcles et la fonte rapide d'une épaisse couverture de neige, tout particulièrement lorsqu'elle est accompagnée de pluie. Une pluie diluvienne peut elle aussi être à l'origine d'une inondation. En effet, une pluie intense peut faire gonfler les eaux des grands lacs rapidement lorsque des vents forts et soutenus soufflant dans une direction font monter le niveau des eaux à l'extrémité du lac. En outre, les inondations sont plus importantes quand le phénomène survient à marée haute.

Certaines conditions sont propres à des régions précises du Canada. Ainsi, il arrive qu'un phénomène sous-marin comme une éruption volcanique ou un séisme donne naissance à une vague gigantesque appelée « tsunami » qui s'écrasera sur la côte. Aux endroits du Canada où subsistent des glaciers (vaste accumulation de glace sur le sol), les lacs obturés par les glaces peuvent s'ouvrir et se vider subitement pour causer une inondation. Ces débâcles glaciaires nommées « jökulhlaups » peuvent être dévastatrices pour l'écosystème local car elles peuvent causer des niveaux d'inondation jusqu'à 100 fois supérieurs à ceux d'une pluie normale ou d'une inondation causée par la fonte de la neige.

Est-il vrai que construire près d'un cours d'eau entraîne des risques d'inondation?

Habituellement, c'est vrai. Cependant, cela dépend des caractéristiques de la rivière et de la plaine d'inondation. Au Canada, la plaine d'inondation (ou plaine inondable)se divise ordinairement en deux zones : le canal de crue et la zone périphérique. Les dommages et les dangers pour les êtres vivants sont les plus importants dans le canal de crue où la profondeur et la vitesse d'écoulement (débit) de l'eau sont les plus élevés. C'est dans cette zone qu'il faudrait ne pas construire, car ceux qui le font pourraient s'attendre à subir des dommages considérables maintes et maintes fois durant leur vie. 
Quant à la zone périphérique, il peut être possible d'y construire à condition de prendre certaines mesures de protection telles que l'application de méthodes adéquates de défense contre les inondations. 

À quoi reconnaît-on une plaine d'inondation?

Ceux qui envisagent l'achat d'un terrain devraient d'abord se renseigner auprès des autorités municipales, régionales ou provinciales ou aux bureaux locaux d'Environnement Canada afin de déterminer s'il existe des cartes illustrant les risques d'inondation pour la région.

En l'absence de telles cartes, il convient de s'informer auprès des gens de l'endroit ou des historiens locaux, ou de consulter la documentation existante dans les bibliothèques et aux archives, pour déterminer si des inondations se sont produites dans le passé.

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