Environ 70% de la surface de la terre est recouverte d’eau. Cette eau s’évapore et se condense en nuages. Les nuages provoquent des précipitations et cette eau retombe à la surface de la terre, prête à recommencer le cycle.

Pourquoi je m’en soucie? Le cycle de l’eau est critique non seulement pour les conditions météorologiques, mais aussi pour la vie sur terre. La pluie est nécessaire à la survie des plantes et des humains. La condensation est nécessaire à la formation de nuages. L’évaporation est nécessaire pour refroidir et maintenir un bon équilibre de la vapeur d’eau dans l’air.

Figure A: Le Cycle de l’eau

L’eau sur Terre est maintenant la même eau qui est sur Terre depuis le début. La pluie qui tombe sur nous est la même eau qui a plu sur les dinosaures, le roi Tut et George Washington. Qu’est-ce qui rend cet exploit génial possible? Le cycle de l’eau. Le cycle de l’eau est le processus qui recircule l’eau afin que nous puissions avoir des masses d’eau ainsi que des nuages et des précipitations.

La première étape du cycle de l’eau est l’évaporation. Environ 85% de la vapeur d’eau dans l’air provient de l’eau qui s’est évaporée des océans. L’autre 15% provient de l’évapotranspiration, qui est un terme fourre-tout pour l’eau qui s’évapore de la terre. Cela comprend la vapeur d’eau produite par les plantes pendant la transpiration, l’eau des lacs, des ruisseaux, des flaques d’eau et de l’humidité du sol, l’évaporation directe de la neige et même la vapeur d’eau provenant du souffle des animaux.

La deuxième étape du cycle de l’eau est la condensation. Maintenant que l’atmosphère est pleine de vapeur d’eau, cette vapeur d’eau se condense en gouttelettes d’eau. Parfois, comme tôt le matin, la vapeur d’eau se condense sur l’herbe sous forme de rosée et s’infiltre dans le sol, prête à s’évaporer à nouveau. Mais la majeure partie de la vapeur d’eau se condense plus haut dans l’air et forme des nuages. Une fois que les gouttelettes d’eau sont dans un nuage, deux choses peuvent se produire. Soit le nuage se dissipera et les gouttelettes d’eau redeviendront de la vapeur, soit le nuage se développera et il commencera à précipiter.

La troisième et dernière étape du cycle de l’eau est la précipitation. Les précipitations comprennent toute l’eau qui tombe du ciel, à la fois sous forme liquide et gelée, qui atteint le sol. Une fois que les précipitations atteignent le sol, elles peuvent finir par s’imprégner du sol, s’écouler dans les ruisseaux et les lacs, devenir une couverture de neige, être utilisées par les plantes, être inhalées par les animaux ou retomber directement dans l’océan. Ensuite, le cycle de l’eau peut recommencer et se poursuivre pendant des millions d’années à venir.

Figure B: Infiltration et ruissellement

Outre les étapes ci-dessus du cycle de l’eau, il existe également des moyens de stocker l’eau sur Terre qui jouent un rôle dans le cycle de l’eau à divers moments de l’année. L’eau peut être stockée dans les lacs, les ruisseaux, les glaciers, les icebergs et le sol.

Lorsque les précipitations tombent vers la terre, une partie de l’eau s’infiltre dans le sol, un processus appelé infiltration. La quantité d’eau qui s’infiltre dans le sol varie en fonction de plusieurs facteurs tels que la durée, le type et la force des précipitations, le type de sol, la pente de la terre et la couverture terrestre. La durée et la force des précipitations jouent un rôle dans la quantité d’eau que le sol peut contenir et si l’eau va s’infiltrer dans le sol ou traverser la surface du sol. Certains types de sols retiennent mieux l’eau que d’autres et peuvent absorber plus d’eau. Comme la pente de la terre varie, la quantité d’eau qui pourra s’infiltrer dans le sol varie également. S’il y a une pente raide, l’eau sera plus susceptible de descendre la colline plutôt que d’être absorbée par le sol. Si le sol n’a pas de pente, l’eau sera plus susceptible de s’infiltrer dans le sol ou de rester au-dessus du sol (comme sur une route plate) et de provoquer des inondations. La quantité d’eau absorbée par le sol dépendra également de la couverture terrestre. La végétation a un impact sur la vitesse de l’eau qui se déplace sur une surface. Plus de végétation entraîne un écoulement plus lent de l’eau.

Les facteurs qui influent sur l’infiltration ont également un impact sur le ruissellement de surface. Le ruissellement se produit lorsque l’eau s’écoule à travers la surface du sol. Si aucune eau ne peut s’infiltrer dans le sol, l’eau s’écoulera à travers la surface du sol. Cela se produit plusieurs fois près des montagnes car l’eau qui coule rapidement à flanc de montagne ne peut pas être absorbée par le sol. Si un certain type de sol n’absorbe pas très bien l’eau ou si le sol est déjà saturé, l’eau reste à la surface. L’argile est un exemple de sol qui absorbe l’eau lentement par rapport aux sols sablonneux. Plus de ruissellement se produira sur les terres avec un sol argileux plutôt que sur les terres avec un sol sablonneux. Le ruissellement peut également se produire lors de la fonte des neiges à partir des flancs des montagnes.

Comment cela se rapporte-t-il à la foresterie?

Figure C: Le bassin versant de Woodfin dans l’ouest de la Caroline du Nord est un bassin versant forestier qui contribue à protéger les ressources en eau de la pollution et est protégé par des efforts de conservation. (Image du Southern Appalachian Highlands Conservancy www.southwings.org )

Les forêts et les arbres représentent une partie cruciale du cycle de l’eau. Le sol absorbe les précipitations qui tombent des nuages, et les arbres puisent l’eau du sol dans leurs racines pour soutenir tous les processus majeurs de leur vie tels que la croissance, la reproduction et l’entretien. Lorsque l’eau se déplace des racines vers les feuilles, l’eau est perdue par de minuscules pores, ou stomates, dans un processus appelé transpiration. La transpiration et l’évaporation comprennent ensemble l’évapotranspiration totale, la quantité d’eau renvoyée dans l’atmosphère sous forme de vapeur pour poursuivre le cycle de l’eau. Les forêts utilisent plus d’eau que les types de végétation à faible croissance, et produisent également un ruissellement de surface plus faible, une recharge des eaux souterraines et un rendement en eau. Les espèces d’arbres et l’âge, la structure de la forêt et les modes de récolte influencent la quantité d’eau dont une forêt a besoin. Par exemple, les conifères à feuilles persistantes tels que les pins demandent plus d’eau que les arbres à feuilles caduques. Les jeunes arbres ont besoin de plus d’eau que les arbres plus âgés. Dans le sud-est des États-Unis, les espèces d’arbres particulièrement inefficaces en eau comprennent le cerisier noir, le cornouiller, le peuplier jaune, le tilleul, le bouleau, le buckeye et le sycomore. L’éclaircissement d’une forêt peut aider à réduire la demande en eau des arbres, mais augmente l’érosion et produit des trous dans la canopée, ce qui élimine l’ombre et l’abri pour d’autres espèces forestières. Le maintien d’une couche de sous-étage développée pour protéger l’humidité du sol réduit les besoins en eau des forêts, même si de nombreux arbres sont coupés pour réduire les besoins en eau des arbres.

Alors que le changement climatique provoque des précipitations extrêmes et des températures plus élevées, les arbres et les forêts joueront un rôle de plus en plus vital dans le cycle de l’eau de la Terre. Les forêts augmentent la qualité de l’eau en minimisant l’érosion et en interceptant les eaux de ruissellement polluées, ce qui peut devenir plus important si le changement climatique menace les approvisionnements en eau locaux. Les forêts produisent également moins de pollution chimique et nutritive que les exploitations agricoles équivalentes, gérées de manière plus intensive. Les forêts peuvent réduire les impacts des inondations en absorbant l’eau pendant les périodes d’abondance et en la libérant lentement pendant les périodes de sécheresse. Si l’on plante des arbres pour séquestrer le CO2 afin de réduire les concentrations de dioxyde de carbone dans l’atmosphère, les gestionnaires doivent être sûrs que la demande en eau des arbres n’aggravera pas les pénuries régionales d’eau pendant la sécheresse, en particulier pour les cultures forestières à croissance rapide et à rotation courte telles que le peuplier.

Vous voulez en savoir plus ?

Chaleur Latente et Sensible, Évapotranspiration et Évaporation, Formation des Nuages, Précipitations du Sud-Est

Liens vers les Normes nationales d’Enseignement des sciences:

sciences de 7e année: 7.E.1.2 : Expliquez comment le cycle de l’eau dans et hors de l’atmosphère et les conditions atmosphériques sont liés aux conditions météorologiques sur terre.

Sciences de la Terre : EEn.2.3.2 : Expliquer comment les eaux souterraines et les eaux de surface interagissent.

Activités pour accompagner les informations ci-dessus :

Activité: Le Cycle de l’eau (Lien vers l’activité originale.)

Description : Cette activité se concentre sur la construction d’un modèle représentatif du cycle de l’eau. Les élèves développeront leurs propres modèles du cycle de l’eau en utilisant les fournitures recommandées et pourront expliquer tous les éléments du cycle de l’eau avec leurs modèles.

Relations avec les sujets : Le cycle de l’eau