L'eau sur la planète

http://inspire.ospi.wednet.edu:8001/curric/weather/adptcty/watrcycl.html
L'eau est indispensable à toute forme de vie terrestre. Elle occupe près des 3/4 de la surface de notre planète. Elle est également présente dans l'atmosphère et en profondeur puisqu'elle entre dans la composition du magma terrestre.

L'eau existe dans la nature sous les trois états de la matière : l'état solide (glaciers, neige et grêle), l'état liquide (mers, lacs, fleuves et rivières, nuages, sols) et l'état gazeux (vapeur dans l'atmosphère).

Composante principale de notre environnement, elle subit des successions de transformations d'états :

     - vaporisation / condensation entre l'état liquide et l'état gazeux ;
     - sublimation / cristallisation entre l'état solide et l'état gazeux ;
     - fusion / solidification entre l'état solide et l'état liquide.

La réserve totale d'eau est de 1 342 409 250 km3. 97% de l'eau présente dans notre système climatique est contenue dans les océans ; reste 3% d'eau douce.

L'eau douce se répartit dans les glaces (77,2%), le sol et le sous-sol (22,5%), les lacs, rivières et fleuves (0,3%) et l'atmosphère (0,03%).

Les volumes (en km3) de l'eau dans ses différents états s'établissent ainsi :

    - eaux salées :     mers, océans, lacs      1 304 000 000
    - eau douce utilisable :
        glaciers et calotte polaire              29 500 000
        eaux souterraines                          4 000 000 (jusqu'à 800 m de profondeur)
                                                            4 600 000 (de 800 à 6000 m de profondeur)
        humidité du sol                                   66 000
        fleuves et rivières                                  1 250  (35 000 par an)
        lacs                                                 124 000
        humidité atmosphérique                      13 000

Les précipitations annuelles moyennes sont estimées sur les océans à 870 mm pour 970 mm d'évaporation et sur les continents à 670 mm pour une évaporation de 420 mm et un écoulement de 250 mm.

Le cycle de l'eau

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http://www.ac.ucl.ac.be/hydr/cycle.html

Les transformations de l'eau sous ses différents états sont organisées dans le cycle de l'eau comprend différents processus :

        - les précipitations
        - l'interception
        - l'infiltration
        - l'évapotranspiration
        - l'écoulement de surface
        - l'écoulement souterrain
        - l'évaporation marine
        - la condensation

Une partie de l'eau issue des précipitations est interceptée par la végétation puis restituée à l'atmosphère par évaporation.

L'évapotranspiration désigne les pertes en eau des nappes d'eau libre sous forme de vapeur (lacs, retenues, mares). L'évapotranspiration regroupent les pertes par absorption de l'eau du sol par le couvert végétal ou animal et restitution à l'atmosphère par transpiration.

L'évapotranspiration est liée à un grand nombre de paramètres tels que température, vent, humidité, rayonnement, etc.

L'eau non restituée à l'atmosphère migre sous forme :

     - d'écoulements de surface rapides (fleuves, rivières), transitant parfois par des zones de
       stockage naturels (étangs,mares) ou artificielles (retenues, barrages) ;

     - d'écoulements souterrains lents intervenant après infiltration ; ces eaux sont souvent
       stockées en profondeur dans des réservoirs constitués de roches poreuses et perméables
       formant les aquifères.

Si elles ne sont pas utilisées par l'homme, les eaux de surface et les eaux souterraines parviennent finalement à la mer.

Le cycle de l'eau se poursuit : ce sont les milieux marins et terrestres qui par évaporation et évapotranspiration humidifient les masses d'air véhiculées par les vents. Par condensation, il y a formation de nuages et à nouveau précipitations sur les continents et les îles, et bien évidemment sur les océans eux-mêmes.

Bilan hydrique d'un bassin versant

Etablir le bilan en eau d'une région sur une période donnée suppose que l'on puisse estimer les quantités d'eau qui entrent et qui sortent des différents bassins versants qui la composent.

http://www.arch.cuhk.edu.hk/~patrick/slope/background_information/water_cycle.htm

Le bassin versant d'une rivière est la zone à l'intérieur de laquelle l'eau précipitée s'écoule et converge vers la rivière. L'exutoire d'un bassin versant est l'endroit de la rivière vers lequel s'écoule l'eau en provenance du bassin.

Le bilan hydrologique d'un bassin versant peut s'exprimer schématiquement par l'équation suivante:

dR  = P - E - Q - I - U

dans laquelle dR, P, E, Q, I, et U sont des volumes d'eau correspondant à :

        dR : variation des réserves de surface et souterraines
        P : eau précipitée diminuée de l'interception
        E : évapotranspiration réelle
        Q : écoulement dans les rivières
        I : pertes par infiltration profonde
        U : utilisation humaine

Chacun des termes du bilan hydrologique est naturellement pondéré par divers paramètres climatiques et géographiques et aura donc une importance variable selon la région considérée. Ainsi la température est un des facteurs principaux du pouvoir évaporant de l'atmosphère, le relief conditionne le pouvoir précipitant des masses nuageuses et la nature du couvert végétal influe sur les phénomènes d'interception et de transpiration.

Les durées de séjour de l'eau dans les différents comartiments du cycle sont très variables. En moyenne, elles sont de l'ordre de la semaine dans l'atmosphère, de plusieurs jours à plusieurs mois dans les rivières et fleuves, d'une trentaine de siècle dans les océans, et des siècles à des millénaires dans les grands aquifères du sous-sol.