Hydrological and Sediment Yield Response Impacts to Combined Changes of Land Use Land Cover and Climate in the Sub-basin of Ethiopia
Cette étude utilise le modèle SWAT combiné aux automates cellulaires et aux chaînes de Markov ainsi qu'à des modèles climatiques régionaux pour projeter que le sous-bassin d'Ajora-Woybo en Éthiopie connaîtra une diminution du rendement en eau et une augmentation du rendement en sédiments sous les scénarios futurs d'utilisation des terres et de changement climatique, fournissant ainsi des informations cruciales pour la gestion durable des ressources en eau.
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L'eau et le sol sont les deux piliers de la vie dans tout paysage, mais ils ne sont pas des trésors statiques ; ils sont en constante mutation, façonnés par les mains des hommes et les caprices du ciel. Lorsque les forêts sont défrichées pour l'agriculture ou lorsque les régimes de précipitations changent en raison d'un monde qui se réchauffe, l'équilibre délicat d'un bassin versant est modifié. Un bassin versant est simplement une zone de terre où toute la pluie qui tombe s'écoule vers un seul système fluvial, tel un entonnoir géant. Dans ces systèmes, l'eau circule de différentes manières : une partie ruisselle à la surface vers les cours d'eau, une autre s'infiltre latéralement à travers le sol, et une autre descend profondément pour recharger les aquifères souterrains. En même temps, le sol lui-même peut être emporté, un processus connu sous le nom d'érosion, qui transporte des sédiments dans les rivières. Comprendre comment ces deux forces — l'utilisation humaine des terres et le changement climatique — travaillent ensemble est crucial pour les communautés qui dépendent de ces ressources pour l'eau potable, l'irrigation et la sécurité alimentaire. Si nous ne pouvons pas prédire comment ces systèmes se comporteront à l'avenir, nous ne pourrons pas planifier pour les sécheresses ou les inondations qui pourraient survenir.
Dans les hautes terres d'Éthiopie, au sein du vaste bassin du fleuve Omo-Gibe, une chercheuse nommée Meseret Bekele Toma s'est donné pour mission de comprendre exactement comment ces forces interagissent dans le sous-bassin d'Ajora-Woybo. Cette zone est une source vitale d'eau, alimentant cinq rivières pérennes qui rejoignent finalement le réservoir de Gibe III, un atout clé pour l'énergie et l'agriculture de la région. Le paysage ici est un mélange de plateaux hauts et frais et de basses terres chaudes et sèches, avec un sol allant de l'argile profonde et fertile à la roche grossière et pauvre en nutriments. Pour voir ce que l'avenir réserve, la chercheuse a construit un modèle numérique de l'ensemble de ce bassin versant. Ce modèle agit comme un laboratoire virtuel, permettant aux scientifiques de simuler la manière dont la terre et le climat pourraient changer au cours des décennies à venir. L'étude a examiné deux scénarios spécifiques pour l'avenir : un scénario où le réchauffement climatique est modéré et un autre où il est sévère. Elle a également projeté comment l'utilisation des terres évoluerait probablement, en supposant que les tendances actuelles de conversion des forêts et des zones arbustives en terres agricoles se poursuivent. En combinant ces deux ensembles de changements, l'étude visait à voir si les effets d'un climat changeant et d'un paysage changeant s'annuleraient ou s'ils aggraveraient les problèmes.
Les résultats de ces simulations brossent un tableau clair, bien qu'inquiétant, pour le bassin versant d'Ajora-Woybo. Le modèle suggère que, dans les décennies à venir, la quantité totale d'eau disponible dans le système diminuera. Plus précisément, la quantité d'eau s'écoulant à la surface de la terre, l'eau circulant latéralement à travers le sol et l'eau stockée profondément dans le sous-sol devraient toutes diminuer. Sous le scénario de réchauffement le plus sévère, l'étude prévoit que le ruissellement de surface pourrait chuter de près de 5 % et que le flux d'eau souterraine pourrait baisser de plus de 6 % d'ici les années 2070. Cette réduction est principalement due au changement climatique, qui devrait apporter moins de pluie dans la région. Cependant, l'histoire est différente pour l'évapotranspiration — le processus par lequel l'eau passe du sol et des plantes vers l'air. Celle-ci devrait augmenter, progressant de plus de 6 % dans un avenir proche, car les températures plus élevées provoquent une évaporation accrue de l'eau.
La découverte la plus frappante concerne le sol lui-même. Alors que l'eau circulant dans le système devrait diminuer, la quantité de sol emportée et transportée par les rivières devrait augmenter. Le modèle indique que le rendement sédimentaire pourrait augmenter de plus de 8 % dans un avenir proche. Cela se produit parce que la terre change ; à mesure que les forêts et les zones arbustives sont remplacées par des cultures, le sol devient plus vulnérable à l'érosion. L'étude a révélé que, si le changement climatique est le principal moteur de la réduction de l'approvisionnement en eau, les changements dans l'utilisation des terres par les populations sont la raison principale de l'augmentation de la perte de sol. Curieusement, les deux forces travaillent parfois en sens opposés. Par exemple, alors que le changement climatique tend à réduire le ruissellement de surface, la conversion des terres en zones agricoles tend à l'augmenter. Dans la simulation combinée, ces forces opposées se sont partiellement neutralisées, entraînant un effet de « neutralisation » où le changement total du débit d'eau était moins spectaculaire que si seul le climat avait changé. Cependant, cet équilibre n'a pas protégé le sol ; l'érosion a continué de grimper.
Le calendrier de ces changements importe également. L'étude a examiné les rythmes saisonniers de la région, définis par trois saisons distinctes : les fortes pluies du kiremt, les pluies plus légères du belg et la saison sèche du bega. Les simulations suggèrent que le débit de l'eau deviendra plus erratique. Pendant la saison des pluies principale, le débit pourrait augmenter légèrement, mais pendant les saisons sèches, il devrait chuter de manière significative. Ce schéma suggère que la région pourrait faire face à des événements plus extrêmes, avec des périodes d'inondations intenses suivies de sécheresses sévères. Les zones amont du bassin versant, où les agriculteurs dépendent de la terre pour leurs moyens de subsistance, sont particulièrement vulnérables. Les simulations montrent que ces zones connaîtront une réduction de l'eau disponible pour l'agriculture, un problème qui pourrait devenir de plus en plus difficile à gérer à mesure que la population augmente.
En fin de compte, cette recherche souligne que la gestion des ressources en eau et en sol nécessite d'observer simultanément le ciel et le sol. L'étude conclut que, bien que le climat soit la force dominante modifiant le bilan hydrique, la manière dont les gens utilisent la terre est le facteur déterminant de la perte de sol. Les résultats suggèrent que se contenter de réagir au changement climatique ne suffit pas ; les stratégies doivent également aborder la gestion des terres. Réduire la déforestation et adopter des méthodes agricoles qui retiennent le sol sont des étapes essentielles. L'étude souligne que l'interaction entre l'utilisation des terres et le climat est complexe et varie d'un endroit à l'autre, ce qui signifie que des solutions locales sont nécessaires. Pour les agriculteurs et les planificateurs du bassin versant d'Ajora-Woybo, ces informations fournissent une feuille de route pour préparer un avenir où l'eau sera plus rare et le sol plus fragile, appelant à un passage vers des pratiques durables capables de protéger ces ressources vitales pour les générations à venir.
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