Le cycle de l’eau

L’eau de la planète ne se crée ni ne disparaît : elle change d’état (liquide, vapeur, glace) et de lieu, en un cycle sans fin mis en mouvement par l’énergie du Soleil et par la gravité. Le même stock d’eau circule depuis des milliards d’années : l’eau que nous buvons a déjà été pluie, glace, océan et sève d’innombrables fois.

Les étapes du cycle de l’eau

1. L’évaporation

Chauffée par le Soleil, l’eau des océans, des lacs et des rivières passe à l’état de vapeur et monte dans l'atmosphère. Les océans fournissent l’essentiel de l’évaporation mondiale. Le sel ne s’évapore pas : c’est pourquoi la vapeur, puis la pluie, sont de l’eau douce.

2. La transpiration des plantes et la sublimation

Les plantes puisent l’eau du sol par leurs racines et en rejettent la plus grande partie sous forme de vapeur par leurs feuilles. On regroupe évaporation du sol et transpiration sous le terme d'évapotranspiration. La glace et la neige peuvent aussi passer directement à l’état de vapeur : c’est la sublimation.

3. La condensation

En s’élevant, l’air humide se refroidit (d’environ 6,5 °C par kilomètre en moyenne). Quand il ne peut plus contenir toute sa vapeur, celle-ci se condense en minuscules gouttelettes ou cristaux de glace autour de poussières en suspension : les nuages se forment. Au sol, la condensation produit la rosée et le brouillard.

4. Les précipitations

Les gouttelettes des nuages grossissent en fusionnant ; quand elles deviennent trop lourdes, elles tombent sous forme de pluie, de neige ou de grêle. Une goutte de pluie contient l’équivalent d’environ un million de gouttelettes de nuage.

5. Le ruissellement

Une partie de l’eau tombée sur les continents s’écoule en surface, rejoint les ruisseaux, les rivières, les fleuves, et retourne à la mer. Le ruissellement est accru sur les sols imperméables (villes, routes) ou saturés, ce qui favorise les crues.

6. L’infiltration

Une autre partie pénètre dans le sol, alimente les plantes et descend jusqu’aux nappes phréatiques, réserves d’eau souterraine qui alimentent les sources et soutiennent les rivières en période sèche. L’eau peut y séjourner de quelques jours à des milliers d’années.

7. Le stockage

L’eau est temporairement stockée dans les océans, les glaciers et calottes polaires, les lacs, les nappes souterraines, l’atmosphère et les êtres vivants, avant de reprendre son cycle.

Où se trouve l’eau sur Terre ?

Source : USGS. Le volume total est estimé à environ 1,4 milliard de km³.

L'eau douce ne représente qu’environ 2,5 % de l’eau de la planète, et elle est surtout immobilisée dans les glaces et les nappes profondes. L’eau douce facilement accessible des lacs et des rivières n’en est qu’une très petite fraction.

Combien de temps l’eau reste-t-elle dans chaque réservoir ?

La vapeur d’eau atmosphérique est donc renouvelée environ 40 fois par an, ce qui explique la rapidité des phénomènes météorologiques. À l’inverse, une nappe profonde surexploitée peut mettre des millénaires à se reconstituer.

Le moteur du cycle : le Soleil et la gravité

L’énergie solaire fait évaporer l’eau ; la gravité la fait tomber et s’écouler vers le bas. Le cycle transporte aussi d’énormes quantités d'énergie : en s’évaporant, l’eau absorbe de la chaleur qu’elle libère en se condensant, parfois à des milliers de kilomètres. Ce transfert alimente les orages et les cyclones et redistribue la chaleur de l’équateur vers les pôles.

Le cycle de l’eau et le réchauffement climatique

Un air plus chaud peut contenir davantage de vapeur d’eau, environ 7 % de plus par degré de réchauffement. Le réchauffement climatique intensifie donc le cycle de l’eau :

• des pluies extrêmes plus intenses et des inondations plus fréquentes dans de nombreuses régions ;
• une évaporation accrue, qui aggrave les sécheresses des sols dans d’autres, dont le bassin méditerranéen ;
• une diminution de l’enneigement et un recul des glaciers, qui modifient le régime des rivières de montagne, plus abondantes au printemps et plus basses en été ;
• un renforcement de l'effet de serre, la vapeur d’eau étant elle-même un gaz à effet de serre.

Le petit cycle domestique de l’eau

À côté du grand cycle naturel, les sociétés humaines organisent un « petit cycle » : captage dans une rivière ou une nappe, potabilisation, distribution, usage, collecte des eaux usées, traitement en station d’épuration, puis rejet dans le milieu naturel. En France, un habitant consomme en moyenne environ 150 litres d’eau potable par jour à domicile. Au niveau mondial, l’agriculture (irrigation) représente environ 70 % des prélèvements d’eau douce.

Questions fréquentes

Quelles sont les étapes du cycle de l’eau ?

Les principales étapes sont l’évaporation (et la transpiration des plantes), la condensation en nuages, les précipitations, puis le ruissellement et l’infiltration, avant le retour vers les océans. Le stockage dans les glaces, les lacs ou les nappes peut interrompre temporairement le cycle.

Pourquoi l’eau de mer est-elle salée et la pluie douce ?

Les rivières apportent en permanence à la mer des sels minéraux arrachés aux roches. Lors de l’évaporation, seule l’eau passe à l’état de vapeur ; les sels restent dans l’océan, qui se concentre en sel depuis des centaines de millions d’années jusqu’à un équilibre (environ 35 grammes par litre en moyenne).

Peut-on manquer d’eau si elle circule en permanence ?

Oui. La quantité totale d’eau est constante, mais l’eau douce disponible est inégalement répartie dans l’espace et dans le temps. Une région peut épuiser ses nappes plus vite qu’elles ne se rechargent, ou subir des sécheresses répétées : on parle alors de stress hydrique.

D’où vient l’eau de la Terre ?

Une partie était probablement présente dans les roches qui ont formé la Terre, une autre apportée par des astéroïdes et des comètes riches en eau, au début de l’histoire du système solaire. La composition isotopique de l’eau terrestre est proche de celle de certaines météorites.