Eau

Les différentes étapes et l’importance du cycle de l’eau

Le cycle de l’eau est le mouvement continu de l’eau tout autour de la Terre. Le cycle de l’eau ressemble à un grand cercle et n’a pas vraiment de point de départ. Le cycle de l’eau comporte quatre étapes principales : l’évaporation, la condensation, les précipitations et le ruissellement. Comment fonctionne ce cycle ? Lorsque le soleil brille, l’eau de l’océan ou du lac s’évapore sous l’effet de la chaleur du soleil.

Lorsque l’eau s’évapore, elle se transforme en vapeur d’eau et s’élève dans l’atmosphère. Cette vapeur d’eau s’associe à d’autres vapeurs d’eau et se transforme en nuages. Lorsque les nuages deviennent denses, ils laissent tomber l’eau sur la Terre sous forme de précipitations telles que la pluie, la neige, la grêle ou le grésil. Lorsque l’eau retombe sur la Terre, elle se retrouve à la surface du sol sous forme de flaques, de ruisseaux et de rivières. Cette eau s’évapore à nouveau et le cycle recommence.

L’eau est l’une des ressources les plus précieuses de la planète et il est de plus en plus difficile de la trouver en qualité potable. Toute l’eau du monde est soumise à ce que l’on appelle le cycle de l’eau, ou cycle hydrologique, ou cycle H2O, qui est le processus par lequel l’eau se déplace dans le monde.

Voyons les différents états et l’importance du cycle de l’eau.

Les différentes étapes du cycle de l’eau

L’eau passe par trois étapes différentes dans le cycle de l’eau. Elle peut être liquide (eau), gazeuse (vapeur d’eau) ou solide (glace). Ces trois états sont interchangeables, car l’eau peut geler en glace ou s’évaporer en vapeur d’eau, la vapeur d’eau peut se condenser en eau et la glace peut fondre en eau. Le cycle de l’eau se compose d’un certain nombre d’étapes au cours desquelles l’eau passe par chacun de ces états.

1. L’évaporation

L’eau se trouve dans les lacs, les océans, les marais et le sol, ainsi que dans toutes les créatures vivantes et les plantes. Sous l’effet de la chaleur du soleil, de l’effort ou de moyens artificiels, les molécules d’eau s’agitent et s’étalent. La perte de densité est appelée « évaporation » et l’eau s’élève dans l’air pour former des nuages de vapeur d’eau.

Normalement, l’évaporation de l’eau se produit lorsque l’eau atteint le point d’ébullition, soit environ cent degrés centigrades.

Toutefois, dans les endroits où la pression atmosphérique et l’humidité sont plus faibles, l’énergie thermique nécessaire à l’évaporation de l’eau est bien moindre, car la pression qui maintient les molécules d’eau ensemble est plus faible. L’eau qui s’évapore des océans n’est pas salée, car le sel est trop dense et trop lourd pour s’élever avec la vapeur d’eau, ce qui explique pourquoi l’eau des rivières et des lacs n’est pas salée.

La neige et la glace peuvent se transformer en vapeur d’eau sans se transformer d’abord en eau. Ce processus est appelé « sublimation » et résulte d’une faible humidité et de vents secs. Ce phénomène se produit généralement au sommet des montagnes ou dans d’autres lieux élevés, car la pression atmosphérique étant plus faible, il faut moins d’énergie pour sublimer la glace en vapeur d’eau.

Certains des plus hauts sommets de la planète, comme le mont Everest, réunissent tous les éléments nécessaires à la sublimation, à savoir : un fort ensoleillement, des températures basses, une faible pression atmosphérique, un vent fort et un faible taux d’humidité. Si vous avez déjà vu de la glace carbonique, avec un brouillard qui s’en dégage, c’est un exemple de sublimation en action.

Lorsque l’eau s’évapore des feuilles d’une plante, le processus est appelé « évapotranspiration ». Une grande partie de l’eau présente dans l’atmosphère est produite par ce processus en raison des grandes surfaces couvertes par les plantes et les arbres sur la planète. Alors qu’environ 90 % de la vapeur d’eau dans le monde provient des lacs, des océans et des cours d’eau, les 10 % restants sont constitués par les différentes espèces végétales de la planète.

2. La condensation

La vapeur d’eau qui s’est élevée dans le ciel se refroidit considérablement au contact de l’air plus frais qui se trouve en altitude. La vapeur devient un nuage, qui est poussé autour du monde par les courants d’air et les vents.

Si la vapeur d’eau se refroidit à une température supérieure à zéro degré centigrade, elle se condense sous forme d’eau. Essentiellement, la vapeur d’eau commence à se condenser à la surface de minuscules particules de poussière et de saleté qui se sont élevées avec la vapeur au cours du processus d’évaporation. Ces minuscules gouttelettes commenceront à tomber les unes sur les autres et à fusionner, produisant une gouttelette plus grosse.

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Lorsqu’une gouttelette est suffisamment grosse, la gravité l’attire vers le bas à une vitesse qui dépasse le courant ascendant du nuage, ce qui entraîne la chute de la gouttelette hors du nuage et sur le sol en contrebas. Ce processus est appelé « précipitation » ou, plus communément, « pluie ».

Si les précipitations se produisent dans des conditions particulièrement froides ou avec une pression atmosphérique très basse, ces gouttelettes d’eau peuvent très souvent se cristalliser et geler. L’eau tombe alors sous forme de glace solide, appelée grêle, ou sous forme de neige. Si les conditions se situent entre celles de la neige et de la pluie, les gouttelettes tomberont sous forme d’eau glacée, à moitié gelée, communément appelée grésil.

3. Les précipitations

L’eau tombée sous forme de pluie est absorbée par le sol par un processus appelé « infiltration ». Le sol et les autres matériaux poreux peuvent absorber de grandes quantités d’eau de cette manière, tandis que les roches et autres substances plus dures ne retiendront qu’une petite quantité d’eau.

Lorsque l’eau s’infiltre dans le sol, elle se déplace dans toutes les directions jusqu’à ce qu’elle s’infiltre dans les cours d’eau voisins ou qu’elle s’enfonce plus profondément dans ce que l’on appelle le « stockage des eaux souterraines ». C’est là que l’eau qui ne s’infiltre pas ou ne s’évapore pas s’accumule sous le sol, saturant les moindres recoins de la roche et du sol. Ces formations sont également appelées « aquifères » et expliquent pourquoi le sol sous la couche arable est parfois humide ou détrempé.

Lorsqu’un aquifère devient trop plein, il commence à s’écouler à la surface, formant ce que l’on appelle communément une « source ». Celles-ci se trouvent souvent dans des formations de roches poreuses ou friables, qui peuvent se fissurer à la suite de pluies légèrement acides. Si l’eau se trouve à proximité d’un volcan ou d’une source d’énergie thermique naturelle, elle formera une source chaude.

4. Les eaux de ruissellement

Une fois que l’eau est tombée et que le sol est saturé, ou que la neige a fondu, l’eau suit la gravité et tombe le long des collines, des montagnes ou d’autres pentes pour former ou rejoindre des rivières. Ce processus est connu sous le nom de « ruissellement » et c’est ainsi que l’eau s’arrête dans les lacs et retourne à l’océan. L’eau tombe en fonction de l’inclinaison de l’endroit d’où elle tombe, et lorsque plusieurs filets d’eau se rejoignent, ils forment un ruisseau.

La direction dans laquelle l’eau se déplace est connue sous le nom de « débit », et elle est au cœur du concept des courants dans les rivières et les ruisseaux. Ces cours d’eau finiront par s’écouler pour former des lacs ou rejoindre l’océan, en fonction de leur proximité avec ce dernier.

En raison de la quantité d’eau stockée dans la neige ou la glace, une augmentation soudaine de la chaleur peut entraîner des inondations car l’eau fond soudainement et s’écoule à une vitesse alarmante. C’est pourquoi les inondations peuvent se produire si facilement lors d’un printemps chaud après un hiver particulièrement froid et rigoureux.

Lorsque la quantité de neige tombée est supérieure à celle qui s’évapore ou se sublime, la glace se compacte densément pour former ce que l’on appelle des « calottes glaciaires ». Les calottes glaciaires et les glaciers situés dans les régions les plus froides de la planète constituent les plus grandes collections de glace au monde et commencent lentement à se rétrécir à mesure que l’eau dans laquelle ils se trouvent se réchauffe.

Ce phénomène se produit de manière cyclique, sans début ni fin. Alors que les précipitations se produisent dans une partie du monde, l’évapotranspiration se produit ailleurs. Le cycle de l’eau ne se termine jamais, c’est pourquoi les océans restent à niveau, il y a toujours des nuages quelque part dans le ciel et l’eau potable ne s’épuise pas soudainement.

À un moment donné, toute l’eau qui s’est infiltrée sera libérée, toute l’eau qui a rejoint l’océan s’évaporera, et même une grande partie des calottes glaciaires pourrait fondre, libérant l’eau qui a été stockée pendant des millions d’années dans le cycle de l’eau, ce qui pourrait avoir des effets cataclysmiques.

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L’importance du cycle de l’eau

1. Nous ne pouvons pas vivre sans eau douce

Toute vie dépend de l’eau. L’eau représente 60 à 70 % de toute la matière vivante et l’homme ne peut se passer d’eau potable pendant plus d’une semaine. Le cycle de l’eau est un processus extrêmement important car il assure la disponibilité de l’eau pour tous les organismes vivants et régule les conditions météorologiques sur notre planète. Si l’eau ne se recyclait pas naturellement et ne distribuait pas d’eau douce sur toute la surface de la terre, nous manquerions d’eau propre, essentielle à la vie.

L’eau douce semble abondante, mais si l’on tient compte de toute l’eau présente sur Terre, elle est en quantité limitée. Seulement trois pour cent de l’eau de notre planète est de l’eau douce. La majeure partie de cette eau, environ deux pour cent du total mondial, est contenue dans les glaciers et les nappes glaciaires ou stockée sous terre. Le reste se trouve dans les lacs, les rivières et les zones humides ou est transporté dans l’atmosphère sous forme de vapeur d’eau, de nuages et de précipitations.

2. Purification de l’eau

L’évaporation et l’infiltration profitent à la vie humaine, animale et végétale en purifiant l’eau. Lorsque l’eau s’évapore, elle laisse derrière elle les polluants et les sédiments qu’elle contient. Lorsque l’eau s’infiltre, le sol la purifie des polluants et des contaminants. Les glaciers, la glace et la neige peuvent servir de réserves d’eau douce pour les humains et les autres organismes. Même la vie aquatique a besoin d’une eau purifiée, car l’eau salée doit se situer dans certaines plages de pH et de salinité.

3. La distribution

Le cycle de l’eau distribue l’eau sur toute la surface de la terre, bien que de manière inégale, ce qui est peut-être le plus important. C’est important, car si l’eau n’était pas répartie, la gravité la pousserait vers le point le plus bas, les océans. Le cycle de l’eau alimente continuellement en eau douce toutes les formes de vie sur la planète : les humains, les animaux et les plantes. Les eaux de ruissellement alimentent les rivières, les autres masses d’eau douce et, finalement, les océans, entretenant ainsi la vie marine et d’eau douce.

4. Le cycle de l’eau entretient la vie

Les plantes ne pousseraient pas sans précipitations et, par conséquent, tout ce qui consomme les plantes ne survivrait pas, et ainsi de suite. Le processus du cycle de l’eau entretient la vie et crée les écosystèmes qui nous entourent. Certains organismes sont très sensibles aux changements dans le cycle de l’eau. Une sécheresse prolongée peut détruire une population de plantes ou une certaine espèce de salamandre peut avoir besoin d’un certain degré de saturation du sol pour éviter la dessiccation.

5. Le cycle de l’eau alimente le cycle biogéochimique

Les schémas du cycle de l’eau et les précipitations ont des effets majeurs sur les écosystèmes de la Terre. Les précipitations et les écoulements de surface jouent un rôle important dans le cycle de divers éléments, également connu sous le nom de cycle biogéochimique.

En écologie et en sciences de la Terre, un cycle biogéochimique, ou cycle des substances, est une voie par laquelle une substance chimique se déplace à travers les compartiments biotiques (biosphère) et abiotiques (lithosphère, atmosphère et hydrosphère) de la Terre.

Il s’agit notamment du calcium, du carbone, de l’hydrogène, du mercure, de l’azote, de l’oxygène, du phosphore, du sélénium et du soufre, des cycles moléculaires de l’eau et de la silice. En particulier, le ruissellement de surface contribue à déplacer les éléments des écosystèmes terrestres vers les écosystèmes aquatiques.

6. Effets sur le climat

Le cycle de l’eau est alimenté par l’énergie solaire et 86 % de l’évaporation mondiale se produit à partir des océans, réduisant leur température par refroidissement par évaporation. Sans ce refroidissement, l’effet de l’évaporation sur l’effet de serre conduirait à une température de surface beaucoup plus élevée de 67 °C (153 °F) et à une planète plus chaude.

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