La science, pour entrevoir l’avenir des eaux souterraines au Canada

Changements climatiques Géosciences

Comme les scientifiques prévoient d’importantes pénuries d’eau d’ici dix ans, nous devons dès aujourd’hui faire des choix judicieux pour utiliser et protéger au mieux cette ressource. Le projet Canada1Water, codirigé par le Programme géoscientifique des eaux souterraines de Ressources naturelles Canada et Aquanty inc., peut nous y aider. Il nous donnera de nouveaux outils puissants pour anticiper l’avenir de l’eau au pays.

Deux mains recueillant une eau claire coulant d’un bec. — L’eau est essentielle à la vie sur Terre. Or, la demande risque de dépasser l’offre de 40 % dans moins de dix ans selon des experts mondiaux.

Tout ce qui vit sur Terre a besoin d’eau pour survivre. L’eau maintient les écosystèmes naturels et l’activité économique. Elle est essentielle à la production d’aliments et d’énergie et à l’extraction de minéraux indispensables à des technologies comme les téléphones intelligents et les véhicules électriques.

Vu notre dépendance à l’eau, le déficit prévu est évidemment une préoccupation immédiate. Selon la Commission mondiale sur l’économie de l’eau, la demande mondiale d’eau douce risque de dépasser l’offre de 40 % dès 2030. En parallèle, le dérèglement climatique modifie la situation météorologique et provoque des phénomènes extrêmes qui exposent certaines régions à des inondations imputables à des débits d’eau excessifs.

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Voici quelques termes importants à connaître :

**Eaux souterraines** : Ensemble des eaux qui se trouvent sous la surface du sol

**Eaux de surface** : Ensemble des eaux courantes ou stagnantes à la surface du globe terrestre

**Cycle hydrologique** : Cycle naturel où l’eau s’évaporant de la surface de la terre, principalement des océans, vers l’atmosphère, y retourne sous forme de précipitations. Aussi appelé cycle de l’eau

**Bassin versant** : Un bassin versant constitue l’ensemble du territoire drainé par un cours d’eau principal et ses tributaires, lesquels s’écoulent et convergent vers un même point de sortie appelé exutoire. Aussi appelé bassin hydrographique ou bassin de drainage

**Météo** : À un moment et dans un lieu déterminé, état de l’atmosphère défini par les différents éléments météorologiques (température, humidité, précipitations, etc.)

**Climat** : Ensemble des circonstances atmosphériques et météorologiques typiques d’une région

Une simulation tout à fait nouvelle en son genre

Même s’il possède la troisième réserve d’eau douce renouvelable au monde, le Canada n’est pas à l’abri des effets de l’évolution des régimes hydriques : inondations, sécheresses, feux de forêt, dangers pour la santé publique, etc. Or, nous n’avons toujours pas de tableau complet des interactions entre les eaux souterraines, les eaux de surface et le climat pour l’ensemble du pays.

Le projet triennal Canada1Water entend combler certaines de ces lacunes importantes en produisant un type de simulation unique en son genre qui permet de prévoir comment les changements climatiques influeront sur les eaux souterraines et de surface au Canada jusqu’à la fin du siècle. RNCan joue un rôle clé dans le projet : c’est notre ministère qui fournit le plus d’ensembles de données pour soutenir l’élaboration des modèles.

« Depuis près de 25 ans, les spécialistes répètent qu’il nous faut une méthode avancée de modélisation des eaux souterraines applicable à l’échelle régionale, déclare le chef de projet de RNCan Hazen Russell, scientifique à la Commission géologique du Canada. Il nous est maintenant possible d’en créer une grâce aux données et aux technologies dont nous disposons enfin. »

« Nous sommes en train de combler des lacunes que nous avions depuis longtemps dans les connaissances et les données », ajoute Steve Frey, directeur de la recherche de l’entreprise ontarienne de science de l’eau Aquanty, qui codirige le projet avec Hazen Russell.

Voir grand, littéralement

Le modèle Canada1Water assemble des données hydrologiques, géologiques et climatiques pour prévoir les incidences à long terme des changements climatiques sur les eaux souterraines et les eaux de surface. Il couvre trois périodes (de 1980 à 2020, de 2045 à 2060 et de 2085 à la fin du siècle) dans le Canada continental, l’île de Baffin et les bassins hydrographiques que nous partageons avec les États-Unis.

Il associe trois environnements de modélisation différents pour réaliser des projections ayant trait au cycle de l’eau : la plateforme HydroGeoSphere d’Aquanty pour les eaux souterraines et de surface; le modèle Weather Research and Forecast (WRF) créé aux États-Unis par des organismes de recherche pour le climat; et le Community Land Model 5 (CLM5), qu’administre le centre national de recherche atmosphérique des États-Unis, pour la modélisation de la surface terrestre.

« À ma connaissance, il s’agit de la première étude exhaustive de ce genre non seulement au Canada mais dans le monde, lance Ed Sudicky, un des cofondateurs d’Aquanty. C’est du jamais vu! »

« L’échelle du modèle, l’intégration des ensembles de données et la possibilité pour l’utilisateur de faire un zoom avant sur des zones extrêmement circonscrites ou un zoom arrière pour avoir une vue d’ensemble de la situation au fil du temps permettront aux chercheurs d’avoir un tableau plus complet que jamais des ressources en eau du pays », analyse M. Russell.

Le cycle hydrologique complet (précipitations, fonte des neiges et interactions entre eaux de surface et eaux souterraines) expliqué dans une représentation graphique. — Canada1Water saisit l’ensemble du cycle hydrologique (précipitations, fonte des neiges, interactions entre eaux de surface et eaux souterraines).

Les scientifiques qui conçoivent Canada1Water ont aussi utilisé – et enrichi – une foule d’ensembles de données pour le climat, la surface terrestre, les plans d’eau et le drainage, le substrat rocheux, la géologie de surface et les sols. Certaines de ces données sont déjà mises gratuitement à la disposition du public, et toutes le seront d’ici la fin du projet.

Le modèle et ses applications

D’après les premières impressions des utilisateurs et des chercheurs, le modèle Canada1Water pourrait avoir des applications quasi illimitées.

« Tous les niveaux de gouvernement, les ONG, les responsables de la conservation de la nature, les chercheurs universitaires, les entreprises du secteur des ressources, les assureurs, les agriculteurs, les organismes chargés de la sécurité publique et de la défense, les communautés autochtones... une foule d’utilisateurs s’intéressent à ces données parce que l’eau est une nécessité tellement universelle », souligne M. Russell.

Une entreprise minière pourrait utiliser Canada1Water pour comprendre la situation hydrologique près d’une mine à ciel ouvert, en ajoutant des données locales plus détaillées pour évaluer les impacts possibles de l’activité minière sur les cours d’eau des environs. Un éleveur de bovins pourrait se servir des prévisions du modèle concernant la disponibilité de l’eau pour gérer la taille de son troupeau et aider ainsi à éviter les pénuries d’aliments.

« Comprendre dans sa globalité l’évolution des ressources en eau dans le temps et l’espace nous aidera à élaborer de meilleures politiques sur l’agriculture, l’exploitation minière, la foresterie, l’environnement, la santé et la sécurité publique », indique le chercheur scientifique d’Agriculture et Agroalimentaire Canada David Lapen.

Canada1Water a aussi des utilisations inattendues. Ainsi, le laboratoire en santé de la faune de l’Université Cornell (Wildlife Health Lab) se sert des jeux de données sur les cours d’eau de Canada1Water pour comprendre la propagation de la maladie débilitante chronique des cervidés, qui tue le cerf de Virginie et d’autres espèces de cervidés. L’utilisation de la méthode de Strahler par Canada1Water pour classer les cours d’eau par taille selon leur rang de confluence permet à l’équipe de Cornell et à ses partenaires de plus de 25 organismes états-uniens et canadiens de protection de la faune de suivre et de modéliser les déplacements des cerfs le long des points d’eau et des corridors riverains partout en Amérique du Nord.

Mosaïque de photos montrant les impacts possibles des changements climatiques sur les ressources naturelles. — Prévoir les impacts : comment le réseau d’eaux souterraines et de surface du Canada réagira-t-il aux changements climatiques? Canada1Water peut aider à répondre aux questions qui préoccupent les Canadiens d’un océan à l’autre.

Le temps d’agir

Conscient de la nécessité d’agir, le gouvernement du Canada a financé la mise sur pied d’une agence canadienne de l’eau. Les consultations au sujet de l’agence ont fait ressortir une série de priorités qui cadrent parfaitement avec le savoir-faire de Canada1Water. Ces priorités consistent notamment à appliquer « la science de pointe » aux questions d’eau, à rendre les données plus accessibles et à faire participer le public – y compris les peuples autochtones – à la gestion et à la protection de l’eau douce.

« Canada1Water montre bien que des outils et des méthodologies scientifiques de pointe mis entre les mains d’une équipe qui collabore peuvent aider le Canada à relever certains des plus grands défis qui l’attendent au cours du prochain siècle – en définissant les impacts et en élaborant des stratégies d’atténuation des changements climatiques », conclut M. Frey, d’Aquanty.

Pour en savoir plus sur Canada1Water, consultez son site Web (www.canada1water.ca), abonnez-vous au bulletin et soyez à l’affût des articles que fera paraître La Science simplifiée dans les mois à venir.

Canada1Water est une collaboration entre Ressources naturelles Canada (RNCan), Aquanty, Agriculture et Agroalimentaire Canada (AAC), l’Université de Toronto et l’Université de Waterloo. Les principaux participants de RNCan sont la Commission géologique du Canada (CGC), la Direction de l’arpenteur général, le Service canadien des forêts et le Centre canadien de cartographie et d’observation de la Terre. Le financement initial du projet provient du Programme canadien pour la sûreté et la sécurité de Recherche et développement pour la défense Canada, auquel se sont ajoutées des contributions de la CGC (Programme géoscientifique des eaux souterraines et GEM GéoNord) et d’AAC.