Cartographie numérique: Impact du changement climatique sur le niveau des nappes d'eau souterraines en 2100

Source : Impact du changement climatique sur le niveau des nappes d'eau souterraines en 2100 (CNRS, 13 juillet 2023).

Seules 30 % des réserves d’eau douce de la planète sont accessibles, les 70 % restant sont sous forme de glace dans les glaciers. Cette eau douce exploitable est principalement constituée d’eaux souterraines contenues dans les aquifères (29 %), loin devant les eaux de surfaces (1 %) formant les rivières, les lacs, ou les zones humides. Comprendre l’impact du changement climatique à venir sur les eaux souterraines est donc essentiel pour améliorer les plans d'adaptation de la gestion de la ressource en eau à l’échelle mondiale.

Dans une nouvelle étude réalisée dans un laboratoire rattaché au CNRS-INSU, une équipe de scientifiques a analysé, selon l'évolution climatique à l’horizon 2100, l’évolution du niveau des nappes souterraines dans les 218 principaux bassins aquifères non-confinés du monde, en suivant les derniers scénarios de changement climatique utilisés par le GIEC. Cette étude a été réalisée avec les deux modèles de climat du CNRM (CNRM-CM6-1 et CNRM-ESM2-1), capables de représenter les rétroactions entre le climat, le changement d’utilisation des terres et les processus liés aux eaux souterraines, mais pas les prélèvements anthropiques. Selon le scénario considéré, ces modèles simulent une hausse du niveau des nappes d’eau souterraines à la fin du 21ème siècle sur 33 % à 42 % des régions couvertes par les principaux bassins aquifères du monde, et une baisse du niveau de ces nappes sur 26 % à 37 % de ces régions. Ces estimations sont ensuite croisées avec des projections de densité de population afin de tenir compte des possibles effets liés aux prélèvements d’eau par les activités humaines.

L’équipe estime alors que 31 % à 43 % de la population mondiale en 2100 pourrait être affectée par ces modifications du niveau des nappes. La majorité (29 % à 40 % de la population mondiale), serait alors plus fréquemment confrontée à des problèmes de pénurie d'eau, liés à l’évolution du climat et/ou de la consommation d’eau par les activités humaines, alors que seulement 1,7 % à 2,2 % de la population mondiale verrait sa ressource en eau augmenter, entrainant un risque accru d’inondations.

Changements simulés de la profondeur des nappes d’eau souterraines (en %) entre la période historique (1985-2014) et la fin du 21ème siècle (2071-2100) - Source : Costantini & al., 2023

Légende

Changements simulés de la profondeur des nappes d’eau souterraines (en %) entre la période historique (1985-2014) et la fin du 21ème siècle (2071-2100) dans le scénario SSP370 mis en place pour le 6e rapport du GIEC. Les régions bleues et rouges correspondent à une hausse ou une baisse du niveau des nappes, respectivement. Les régions blanches correspondent aux zones où les changements simulés ne sont pas statistiquement significatifs à un niveau de confiance de 95 %. Ces estimations ne prennent en compte que les facteurs climatiques, l’impact des prélèvements anthropiques sont discutés dans l’étude.

Pour en savoir plus :

Costantini, M., Colin, J., & Decharme, B. (2023). Projected climate-driven changes of water table depth in the world's major groundwater basins. Earth's Future, 11, e2022EF003068.

Lien ajouté le 7 janvier 2026

Chen, Y., Su, Z., Woolway, R.I. et al. (2026). Persistent river heatwaves are emerging worldwide under climate change [Des vagues de chaleur persistantes concernant les rivières apparaissent dans le monde entier sous l'effet du changement climatique]. Nature Communications 17, 94. https://doi.org/10.1038/s41467-025-66868-5

Des chercheurs montrent que les rivières du monde entier entrent dans une nouvelle phase climatique. Leur étude révèle que les "canicules fluviales", deviennent plus fréquentes, plus longues et plus intenses sous l’effet du réchauffement global. Les vagues de chaleur fluviales s'intensifient et durent plus longtemps à l'échelle mondiale. Près de la moitié des rivières du monde connaîtront un état de vague de chaleur « permanente » (toute l'année) d'ici les années 2090, sous l'effet de fortes émissions de gaz à effet de serre. Les rivières ne réagissent pas partout de la même façon. Les épisodes de chaleur sont plus nombreux dans les régions arides et tempérées, tandis que les zones froides connaissent des pics thermiques plus intenses, soulignant le lien étroit entre climat régional et fonctionnement des cours d’eau. Depuis les années 1970, la température de l’eau augmente partout, et les épisodes de chaleur durent de plus en plus longtemps. Ce réchauffement progressif transforme des phénomènes autrefois exceptionnels en situations régulières, visibles à l’échelle de nombreux grands bassins. Les projections pour la fin du XXIe siècle sont plus préoccupantes encore. Si les émissions restent élevées, les canicules fluviales pourraient durer des mois, voire des années entières. Dans ce scénario, la chaleur extrême ne serait plus un événement ponctuel, mais un état quasi permanent. Les régions tropicales apparaissent comme les + vulnérables. Des bassins majeurs comme l’Amazone ou le Congo pourraient connaître une eau durablement trop chaude. Cette évolution menace directement des écosystèmes parmi les plus riches de la planète et fragilise leurs équilibres biologiques. Les rivières fournissent en outre eau potable, nourriture, énergie et moyens de subsistance. La multiplication des canicules fluviales expose des centaines de millions de personnes, avec un impact particulièrement fort dans les régions pauvres très dépendantes des fleuves. Ainsi, les rivières basculent vers un nouveau régime thermique. Près d’une sur deux pouvant connaître des canicules permanentes d’ici 2100. Ce seuil marque un risque de transformations écologiques irréversibles, notamment dans les grands bassins tropicaux.

Lien ajouté le 15 janvier 2026

"Une carte détaillée révèle les niveaux des eaux souterraines à travers les États-Unis" (Phys.org).

Des chercheurs (University of Princeton et University of Arizona) publient une carte inédite des nappes phréatiques des Etats-Unis. Elle permet d'estimer les volumes et profondeurs d’eau souterraine grâce à des données de terrain et à l'IA. La carte couvre l’ensemble des Etats-Unis continentaux avec une résolution spatiale d’environ 30 m. Elle repose sur plus d'1 million de mesures directes issues de puits, combinées à des données climatiques et géologiques. Cette finesse dépasse les modèles antérieurs limités à des mailles d’environ 1 km. Les résultats estiment le volume total d’eau souterraine à environ 306 000 km³. Cela représente plus de 13 fois le volume cumulé des Grands Lacs. Si ce chiffre confirme des ordres de grandeur connus, il révèle surtout des nappes peu profondes jusqu’ici invisibles à l’échelle nationale. L’innovation méthodologique repose sur l’apprentissage automatique. L’équipe utilise des algorithmes capables d’estimer la profondeur de la nappe là où aucune mesure n’existe. Cette approche purement observationnelle rompt avec les modèles hydrologiques fondés uniquement sur la physique. Chaque point de la carte intègre aussi une estimation d’incertitude. Le statisticien Peter Melchior montre que l’incertitude est plus forte à l’Ouest. Or ces régions dépendent davantage des nappes pour l’irrigation et l’eau potable, ce qui renforce les enjeux de gestion. Les données révèlent déjà l’empreinte spatiale des pompages agricoles, notamment dans les Grandes Plaines. Dans des aquifères comme l’Ogallala, où l’irrigation est très dense, la profondeur de la nappe conditionne directement la viabilité des systèmes productifs et la sécurité hydrique locale. La carte alimente la plateforme HydroFrame. Elle vise à rendre les données accessibles aux collectivités, agriculteurs et aménageurs. Le changement d’échelle permet de relier décisions locales et dynamiques hydrologiques régionales, souvent dissociées dans les politiques de l’eau. Les échelles des systèmes d'eaux souterraines, tant naturels qu'anthropiques, sont incompatibles avec la télédétection et les modèles existants. Il existe un décalage intrinsèque entre l'échelle à laquelle sont définies les politiques nationales (environ 8 millions de km²), l'étendue des grands aquifères et des projets d'irrigation (environ 50 000 km²) et l'échelle à laquelle sont prises les décisions locales en matière d'irrigation (environ 1 km²). Les modèles et les données de télédétection actuels ne permettent pas de saisir cette gamme d'échelles sur sept ordres de grandeur. Malgré des progrès significatifs, des lacunes persistent à des échelles cruciales pour l'agriculture. L'approche d'apprentissage automatique présentée ici permet de combler ces lacunes de manière transparente. Cette cartographie transforme la connaissance des eaux souterraines. Elle montre que la gestion durable de l’eau passe par une lecture fine, intégrant profondeur, accessibilité et incertitudes. L’approche est déjà étendue à l’Europe et à l’Australie. La répartition des eaux souterraines dans les régions agricoles illustre l'incertitude qui plane sur l'approvisionnement national en eau nécessaire à la production alimentaire.