Assessment of Groundwater Depletion at Local Scale Using Satellite Data: A Case Study of Lahore District, Pakistan

L'eau est le fil invisible qui maintient une ville unie, circulant dans les tuyaux, remplissant les robinets et soutenant les cultures qui nourrissent ses habitants. Sous la surface de nombreuses villes se trouve un vaste réservoir caché appelé aquifère, une couche d'eau semblable à une éponge composée de roche et de sol qui stocke l'eau souterraine. Cette eau est une ressource vitale, mais elle n'est pas infinie. Lorsque les gens pompent plus d'eau du sol que la nature ne peut en remplacer par la pluie et les rivières, la nappe phréatique — le niveau supérieur de cette eau souterraine — commence à descendre. Ce phénomène, connu sous le nom d'épuisement des eaux souterraines, pose une menace sérieuse pour la santé des villes et des écosystèmes qui les soutiennent. Pendant des décennies, les scientifiques ont lutté pour suivre ces changements avec précision, en particulier dans les zones urbaines en pleine croissance où les données sont souvent rares ou dispersées. Le défi consistait à trouver un moyen de voir l'invisible, de mesurer le drainage lent et régulier de ces réserves souterraines à travers des régions entières sans avoir besoin de creuser un trou dans chaque quartier.

Pour résoudre ce casse-tête, une chercheuse nommée Sonia Anwar, de l'Université du Pendjab, a porté son attention sur Lahore, la capitale animée de la province du Pendjab au Pakistan. Lahore est une ville de millions d'habitants qui dépend fortement des eaux souterraines pour ses besoins quotidiens, puisant l'eau profondément sous terre grâce à des milliers de puits. La question que Anwar s'est posée était simple mais cruciale : à quelle vitesse le niveau de l'eau baisse-t-il à Lahore, et où le problème est-il le plus grave ? Pour trouver la réponse, elle ne s'est pas appuyée sur une seule méthode. Au lieu de cela, elle a combiné deux manières très différentes de regarder le monde. D'abord, elle a recueilli des chiffres concrets directement du sol, en collectant les relevés du niveau de l'eau de 220 puits différents à travers le district, couvrant près de deux décennies, de l'an 2000 à 2019. Ces registres fournissaient un historique détaillé, point par point, de la profondeur à laquelle l'eau devait être pompée pour atteindre la surface.

Mais observer les puits individuels revient à essayer de comprendre la météo en ne vérifiant que le thermomètre dans son propre jardin. Pour voir le tableau d'ensemble, Anwar a regardé vers le haut. Elle a utilisé les données d'une paire de satellites connus sous le nom de GRACE, qui orbitent autour de la Terre et mesurent les infimes variations de la gravité. Parce que l'eau a un poids, lorsqu'une grande quantité d'eau souterraine disparaît d'une zone, la masse de la Terre à cet endroit change légèrement, et les satellites peuvent détecter ce décalage. En analysant ces mesures de gravité, elle a pu estimer la quantité d'eau perdue à travers toute la région, pesant ainsi l'eau souterraine depuis l'espace. Elle a ensuite utilisé des logiciels informatiques puissants pour fusionner ces deux sources d'information, créant une carte qui montrait non seulement les chiffres, mais aussi l'histoire du déclin de l'eau à travers le paysage.

L'histoire racontée par les données était celle d'une perte constante et significative. Sur la période de vingt ans, la nappe phréatique de Lahore a chuté de manière spectaculaire. En l'an 2000, la profondeur moyenne de l'eau était d'environ 24 mètres. En 2019, cette profondeur était passée à près de 42 mètres. Cela signifie qu'en moyenne, le niveau de l'eau a baissé de presque un mètre chaque année. L'analyse statistique a confirmé qu'il ne s'agissait pas d'une fluctuation aléatoire ou d'une baisse temporaire ; c'était une tendance de l'épuisement constante et à long terme. Les chercheurs ont découvert que le déclin se produisait de manière générale, mais qu'il n'était pas uniforme. Les chutes les plus sévères étaient concentrées dans les parties centrale et méridionale de la ville, précisément les zones où la population est la plus dense et où l'urbanisation a transformé les terres.

Ces conclusions pointent vers une relation claire de cause à effet dictée par l'activité humaine. La croissance rapide de la ville, avec l'expansion de ses quartiers et de ses industries, a créé une demande d'eau qui dépasse largement ce que le sol peut naturellement reconstituer. À mesure que le béton et l'asphalte recouvrent le sol, l'eau de pluie ne peut plus s'infiltrer dans la terre pour recharger l'aquifère. Au lieu de cela, elle s'écoule dans les égouts, tandis que des millions de litres sont pompés chaque jour pour la consommation, le lavage et l'industrie. L'étude a également examiné le rôle du fleuve Ravi, qui coule près de la ville et qui, historiquement, aidait à recharger les eaux souterraines. Les données suggèrent que le fleuve, désormais diminué par les détournements en amont et la réduction de son débit, contribue très peu à la reconstitution de la réserve souterraine. Bien que les modèles météorologiques et les précipitations provoquent des hausses et des baisses légères des niveaux d'eau d'une année sur l'autre, le principal moteur du déclin est le déséquilibre entre la quantité d'eau prélevée et la quantité remise en place.

Les implications de cette découverte sont profondes pour l'avenir de Lahore. À mesure que la nappe phréatique s'enfonce, il devient plus coûteux et plus énergivore de pomper l'eau, et la qualité de l'eau peut se détériorer à mesure que les couches plus profondes et plus salées sont remontées. L'étude souligne que la gestion actuelle de l'eau est insoutenable. Les chercheurs concluent que sans intervention immédiate, la ville risque de s'épuiser cette ressource critique. Ils suggèrent que la solution réside dans une combinaison de règles plus strictes sur la quantité d'eau pouvant être pompée, d'une meilleure gestion des eaux de surface et de la construction de systèmes pour recharger artificiellement l'aquifère, permettant à l'eau de pluie de s'infiltrer à nouveau dans le sol. En combinant la précision des mesures au sol avec la vue d'ensemble depuis l'espace, cette recherche fournit une image claire et indéniable d'une ville perdant sa source de vie souterraine, offrant une feuille de route pour arrêter l'hémorragie avant qu'il ne soit trop tard.