Les réserves d’eau souterraine de l’Asie de Haute Montagne en déclin alarmant
Les réserves d’eau souterraine sous l’Asie de Haute Montagne (AHM), souvent désignée comme la « Tour d’Eau asiatique », sont en déclin à un rythme préoccupant, selon une nouvelle étude basée sur des données satellites. Cette région fournit de l’eau essentielle pour l’agriculture, les villes et les écosystèmes dans plus d’une douzaine de pays en aval, représentant une ressource critique pour des centaines de millions de personnes. Les chercheurs estiment que le stockage d’eau souterraine diminue d’environ 24,2 milliards de tonnes chaque année.
L’étude, dirigée par le professeur Shudong Wang de l’Institut de recherche sur l’information aérospatiale de l’Académie chinoise des sciences (AIRCAS), a cherché à surmonter deux obstacles majeurs à la compréhension des eaux souterraines dans la région : le manque de données sur le terrain et le paysage montagneux extrêmement complexe. Les résultats ont été récemment publiés dans la revue Environmental Research Letters.
Pour établir un tableau plus clair de ce qui se passe sous terre, les chercheurs ont créé un modèle d’évaluation alimenté par l’intelligence artificielle (IA) qui combine les observations de plusieurs satellites, la modélisation des systèmes terrestres et des méthodes d’IA explicables. Grâce à cette approche, ils ont reconstruit environ 20 ans de changements dans le stockage d’eau souterraine (GWS) à travers l’AHM. Le système a également permis d’identifier les principales forces à l’origine de ces changements et d’explorer comment les risques liés aux eaux souterraines pourraient évoluer dans des scénarios futurs.
Les résultats montrent qu’environ deux tiers de l’AHM ont connu un déclin de leur stockage d’eau souterraine entre 2003 et 2020. Les pertes les plus importantes se sont produites dans des bassins en aval densément peuplés où la demande en irrigation est élevée, notamment dans les bassins du Gange-Brahmapoutre, de l’Indus et de l’Amou Daria. Cependant, certaines zones intérieures situées à des altitudes plus élevées ont enregistré des augmentations localisées de leur stockage d’eau souterraine.
Les forces climatiques expliquent près de la moitié des variations observées dans le GWS, les changements liés à la cryosphère jouant un rôle particulièrement important. Parallèlement, les prélèvements humains d’eau souterraine sont devenus une source de déplétion de plus en plus significative, notamment dans les régions agricoles en aval qui dépendent fortement de l’irrigation. L’influence de l’utilisation humaine de l’eau est devenue encore plus marquée après 2010.
Les chercheurs projettent également que les pertes d’eau souterraine continueront si les modèles d’utilisation de l’eau restent inchangés. Dans certaines régions, la fonte accrue des glaciers pourrait temporairement ralentir la diminution des eaux souterraines autour des années 2060. Cependant, cet effet tampon ne peut pas se poursuivre indéfiniment et devrait être suivi de pertes plus rapides. Si les modèles d’utilisation de l’eau actuels ne changent pas, la déplétion des eaux souterraines pourrait s’accélérer, augmentant la menace pour les zones agricoles en aval qui dépendent de ces réserves.
L’analyse a utilisé un cadre guidé par les connaissances scientifiques existantes tout en s’appuyant sur de grandes quantités de données d’observation. Les informations provenant de plusieurs capteurs satellites ont été utilisées pour estimer les changements de GWS au cours des 20 dernières années. Ce cadre intègre une architecture Transformer légère conçue pour tenir compte de la mémoire hydrologique et des effets retardés dans les bassins montagneux. Les chercheurs ont également utilisé des méthodes d’apprentissage automatique explicables pour déterminer les facteurs physiques associés aux changements d’eau souterraine identifiés par le système.
Pour tester la fiabilité des résultats, l’équipe a comparé ses conclusions avec des milliers de mes provenant de puits d’eau souterraine ainsi que des ensembles de données indépendants. Ces comparaisons ont fourni un soutien supplémentaire aux conclusions de l’étude. En combinant les observations par télédétection, les connaissances hydrologiques établies et les méthodes d’IA interprétables, le cadre aide à surmonter les difficultés de longue date dans l’étude de l’Asie de Haute Montagne, y compris le terrain accidenté et les informations incomplètes sur l’utilisation humaine de l’eau.
Cette recherche a été financée par le Programme national clé de R&D de la Chine et le Programme clé de la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine (NSFC).
