Les variations mondiales des fleuves observées par le satellite SWOT

Les fleuves ne sont jamais immobiles. Leur niveau monte avec la pluie, baisse pendant les périodes sèches et varie sous l’effet de la fonte des neiges, des barrages et de la chaleur. Mais une nouvelle observation spatiale menée sur un an laisse penser que ces fluctuations seraient moins importantes que les scientifiques ne le supposaient.

Les cours d’eau ne se contentent pas de transporter l’eau vers l’aval : ils façonnent les terres agricoles, les villes, les voies navigables, les plaines inondables et les ressources en eau potable.

Pendant longtemps, les chercheurs ont dû reconstituer leurs variations à partir de modèles, de stations de mesure dispersées et de données satellitaires fragmentaires. Ils peuvent désormais observer une grande partie des eaux de surface mondiales avec bien plus de précision.

Mesurer les fleuves à l’échelle mondiale

Une nouvelle étude s’appuie sur les données de la mission SWOT, consacrée à la topographie des eaux de surface et des océans, pour examiner les variations du volume des cours d’eau dans le monde.

D’après les chercheurs, les fleuves ont gagné et perdu près de 313 kilomètres cubes d’eau entre octobre 2023 et septembre 2024. Cette variation est inférieure d’environ 28 % à la plus basse des estimations précédentes.

La mission est conduite conjointement par la NASA et l’agence spatiale française CNES. L’équipe qui a réalisé cette analyse travaille au laboratoire de propulsion à réaction de la NASA, le JPL, dans le sud de la Californie.

Ce résultat comporte toutefois une réserve majeure : le bassin amazonien a connu une sécheresse record durant cette période, ce qui a probablement réduit le total mondial.

Malgré cela, ces données offrent l’un des aperçus les plus précis à ce jour de l’expansion et de la contraction des cours d’eau au fil du temps. Elles ouvrent aussi une nouvelle voie pour étudier la forme cachée de leur lit.

Ce que le satellite SWOT a observé

Lancé en 2022, SWOT se distingue des missions précédentes : il peut suivre avec une très grande précision non seulement les océans, mais aussi presque tous les lacs et cours d’eau de la planète.

Le satellite ne mesure pas directement le volume absolu d’un cours d’eau. Il relève plutôt les variations de sa largeur, de la hauteur de sa surface et de sa pente.

C’est une avancée importante. Auparavant, les hydrologues devaient souvent estimer le volume d’eau stocké dans les cours d’eau en associant la mesure de hauteur d’un système à l’estimation de largeur d’un autre, ou en s’appuyant largement sur des modèles informatiques.

SWOT effectue les deux mesures simultanément grâce à son interféromètre radar en bande Ka, appelé KaRIn. Celui-ci envoie des micro-ondes vers la surface de l’eau et mesure le temps nécessaire au retour du signal.

Une année de hausses et de baisses

L’étude repose sur près de 1,6 million d’observations et suit environ 127 000 tronçons de cours d’eau pendant 12 mois.

L’Amazone a présenté les plus fortes fluctuations : son volume a augmenté et diminué de plus de 172 kilomètres cubes au cours de l’année.

Cette quantité suffirait à recouvrir tout l’État de Californie de plus de 0,3 mètre d’eau.

Le Nil présente un tableau très différent. Bien qu’il soit le plus long fleuve du monde, son volume a bien moins varié que prévu, avec des changements limités à 8,5 kilomètres cubes.

Selon les chercheurs, plusieurs facteurs pourraient l’expliquer : les barrages en amont, une sécheresse sévère et le fait que les scientifiques cherchent encore la meilleure façon d’utiliser ce nouvel instrument.

Observer le lit des fleuves depuis l’espace

Les données ne servent pas seulement à suivre les variations saisonnières. Elles aident aussi les chercheurs à cartographier la forme des berges et des lits des cours d’eau, une tâche étonnamment difficile à réaliser sur le terrain.

Beaucoup de fleuves se trouvent dans des régions isolées. Par endroits, les stations de mesure sont rares et les relevés en bateau difficiles, voire impossibles.

Il subsiste donc d’importantes lacunes dans les connaissances fondamentales sur la vitesse d’écoulement des cours d’eau et sur la manière dont les pluies et les eaux de fonte des neiges les rejoignent.

Ces informations manquantes ont des conséquences concrètes. La forme du lit d’un cours d’eau peut influer sur les inondations, la navigation, l’érosion et la façon dont l’eau se répand dans une plaine inondable.

Grâce aux nouvelles observations, les scientifiques peuvent commencer à distinguer les lits concaves ou convexes, à pente forte ou faible, stables ou très variables.

Des fleuves aux variations extrêmes

Dans l’Amazone, le Mississippi, l’Orénoque, le Yangtsé, le Gange, le Mékong et l’Ienisseï, l’écart observé entre les niveaux d’eau les plus hauts et les plus bas dépassait 9,7 mètres.

De telles fluctuations révèlent comment l’eau circule dans les grands réseaux fluviaux et comment ceux-ci interagissent avec les terres voisines.

Elles montrent aussi l’importance d’une vision mondiale : les cours d’eau ne se comportent pas de la même manière d’un continent à l’autre.

Le climat, les aménagements en amont, la taille des plaines inondables et la géographie locale influencent tous leur évolution au cours d’une année.

L’avenir de la surveillance des fleuves

Les scientifiques souhaitent disposer d’un tel bilan depuis des années, car les cours d’eau occupent une place centrale dans le cycle de l’eau. Ils relient les pluies, la neige, les eaux souterraines, les zones humides, l’agriculture, les écosystèmes et la mer.

Des mesures plus précises issues des données satellitaires sur les cours d’eau peuvent améliorer la prévision des crues, la gestion de l’eau et la recherche sur le climat. Elles peuvent aussi fournir enfin des données régulières aux régions où la surveillance au sol est limitée.

« Nous commençons à démêler certaines des questions vraiment difficiles pour lesquelles SWOT a été conçu. Ce n’est que le début », a déclaré Cedric David, responsable de l’équipe de recherche SWOT qui a réalisé ces travaux.

« Les implications vont bien au-delà de l’hydrologie et nous aideront à comprendre comment l’eau circule dans le système terrestre mondial », a déclaré Arnaud Cerbelaud, chercheur postdoctoral au JPL et codirecteur de l’étude.

Ces informations proviennent d’un communiqué de presse du laboratoire de propulsion à réaction de la NASA (JPL).