L’extraction et la redistribution des eaux souterraines par l’homme ont entraîné un déplacement du pôle de rotation de la Terre de près d’un mètre en deux décennies (1993-2010), contribuant ainsi à l’élévation du niveau de la mer, révèle une étude parue dans Geophysical Research Letters. C’est dans l’ouest de l’Amérique du Nord et le nord-ouest de l’Inde que la redistribution de l’eau a été la plus importante, et les efforts visant à réduire l’épuisement des nappes phréatiques dans ces régions pourraient théoriquement influer sur ce déplacement. Le phénomène ne risque pas de modifier les saisons, mais il pourrait avoir une incidence sur le climat à l’échelle des temps géologiques.
Le déplacement des masses et l’élévation du niveau de la mer qui en résulte, dus à l’épuisement des eaux souterraines, ont entraîné un déplacement du pôle de rotation de la Terre de près d’un mètre en l’espace de deux décennies.
En pompant l’eau du sol et en la déplaçant ailleurs, l’homme a déplacé une masse d’eau si importante que la Terre a basculé de près de 80 centimètres vers l’est rien qu’entre 1993 et 2010, selon une nouvelle étude publiée le 15 juin dans Geophysical Research Letters, le journal de l’AGU pour les recherches de format court et à fort impact ayant des répercussions sur les sciences de la Terre et de l’espace.
Sur la base de modèles climatiques, les scientifiques ont précédemment estimé que l’homme avait pompé 2 150 gigatonnes d’eau souterraine, soit l’équivalent de plus de 6 millimètres (0,24 pouces) d’élévation du niveau de la mer entre 1993 et 2010. Mais il est difficile de valider cette estimation.
L’une des solutions réside dans le pôle de rotation de la Terre, qui est le point autour duquel la planète tourne. Il se déplace au cours d’un processus appelé mouvement polaire, c’est-à-dire lorsque la position du pôle de rotation de la Terre varie par rapport à la croûte. La répartition de l’eau sur la planète influe sur la répartition de la masse. Comme si l’on ajoutait un tout petit peu de poids à une toupie, la Terre tourne un peu différemment lorsque l’eau est déplacée.
« Le pôle de rotation de la Terre change beaucoup », explique Ki-Weon Seo, géophysicien à l’Université nationale de Séoul, qui a dirigé l’étude. « Notre étude montre que parmi les causes liées au climat, la redistribution des eaux souterraines a en fait l’impact le plus important sur la dérive du pôle de rotation ».
Ici, les chercheurs comparent le mouvement polaire observé (flèche rouge, « OBS ») aux résultats de la modélisation sans (flèche bleue en pointillés) et avec (flèche bleue pleine) redistribution de la masse des eaux souterraines. Le modèle avec redistribution de la masse des eaux souterraines correspond beaucoup mieux au mouvement polaire observé, ce qui indique aux chercheurs l’ampleur et la direction de l’influence des eaux souterraines sur la rotation de la Terre. Crédit : Seo et al. (2023), Geophysical Research Letters
La capacité de l’eau à modifier la rotation de la Terre a été découverte en 2016, et jusqu’à présent, la contribution spécifique des eaux souterraines à ces changements de rotation était inexplorée. Dans cette nouvelle étude, les chercheurs ont modélisé les changements observés dans la dérive du pôle de rotation de la Terre et le mouvement de l’eau – d’abord en ne tenant compte que des nappes glaciaires et des glaciers, puis en ajoutant différents scénarios de redistribution des eaux souterraines.
Le modèle n’a correspondu à la dérive polaire observée qu’une fois que les chercheurs ont inclus 2150 gigatonnes de redistribution des eaux souterraines. Sans cela, le modèle était décalé de 78,5 centimètres, soit une dérive de 4,3 centimètres par an.
« Je suis très heureux d’avoir trouvé la cause inexpliquée de la dérive du pôle de rotation », a déclaré Seo. « D’un autre côté, en tant qu’habitant de la Terre et père de famille, je suis inquiet et surpris de voir que le pompage des eaux souterraines est une autre source d’élévation du niveau de la mer.
« Il s’agit d’une belle contribution et d’une documentation importante, c’est certain », a déclaré Surendra Adhikari, chercheur au Jet Propulsion Laboratory, qui n’a pas été impliqué dans cette étude. Adhikari a publié l’article de 2016 sur la redistribution de l’eau ayant un impact sur la dérive rotationnelle. « Ils ont quantifié le rôle du pompage des eaux souterraines sur le mouvement polaire, et c’est assez significatif.
L’emplacement des eaux souterraines a une incidence sur la dérive polaire ; la redistribution de l’eau des latitudes moyennes a un impact plus important sur le pôle de rotation. Au cours de la période étudiée, la plus grande partie de l’eau a été redistribuée dans l’ouest de l’Amérique du Nord et dans le nord-ouest de l’Inde, tous deux situés à des latitudes moyennes.
Les tentatives des pays pour ralentir les taux d’épuisement des eaux souterraines, en particulier dans ces régions sensibles, pourraient théoriquement modifier le changement de dérive, mais seulement si ces approches de conservation sont maintenues pendant des décennies, a déclaré Seo.
Le pôle de rotation change normalement de plusieurs mètres en l’espace d’un an environ, de sorte que les changements dus au pompage des eaux souterraines ne risquent pas de modifier les saisons. Mais à l’échelle des temps géologiques, la dérive polaire peut avoir un impact sur le climat, a déclaré Adhikari.
La prochaine étape de cette recherche pourrait être de se tourner vers le passé.
« L’observation des changements du pôle de rotation de la Terre est utile pour comprendre les variations du stockage de l’eau à l’échelle du continent », a déclaré Seo. « Les données sur les mouvements polaires sont disponibles depuis la fin du XIXe siècle. Nous pouvons donc potentiellement utiliser ces données pour comprendre les variations du stockage de l’eau à l’échelle continentale au cours des 100 dernières années. Le réchauffement climatique a-t-il entraîné des changements de régime hydrologique ? Le mouvement polaire pourrait apporter la réponse.
Référence : « Drift of Earth’s Pole Confirms Groundwater Depletion as a Significant Contributor to Global Sea Level Rise 1993-2010 » par Ki-Weon Seo, Dongryeol Ryu, Jooung Eom, Taewhan Jeon, Jae-Seung Kim, Kookhyoun Youm, Jianli Chen, Clark R. Wilson, 15 juin 2023, Geophysical Research Letters.
DOI : 10.1029/2023GL103509
Auteurs :
- Ki-Weon Seo (auteur correspondant), Center for Educational Research and Department of Earth Science Education, Seoul National University, Séoul, République de Corée.
- Jae-Seung Kim, Kookhyoun Youm, Département de l’enseignement des sciences de la terre, Université nationale de Séoul, Séoul, République de Corée.
- Dongryeol Ryu, Département d’ingénierie des infrastructures, Université de Melbourne, Parkville, Australie
- Jooyoung Eom, Département de l’enseignement des sciences de la terre, Université nationale de Kyungpook, Daegu, République de Corée
- Taewhan Jeon, Centre de recherche en éducation, Université nationale de Séoul, Séoul, République de Corée
- Jianli Chen, Département d’arpentage et de géo-informatique, et Institut de recherche sur la terre et l’espace, Université polytechnique de Hong Kong, Hong Kong
- Clark Wilson, Département des sciences géologiques et Centre de recherche spatiale, Université du Texas à Austin, Austin, TX, USA