Pluies et sécheresses en France, ce que les modèles climatiques prévoient pour ce siècle

Les modèles du climat appliqués à la France et couplés à des modèles de l’eau prévoient tous une tendance à l’aggravation des sécheresses et à la hausse de la variabilité des précipitations, avec des phénomènes plus extrêmes que ceux connus dans les archives historiques. Il pourrait y avoir en tendance un niveau égal ou supérieur de précipitation en saison pluvieuse, mais une baisse nette en saison sèche. Les tendances ne sont pas les mêmes au nord et au sud. Au regard de ces prévisions, il est critique de maintenir les outils de régulation de l’eau dont nous disposons, et d’en créer de nouveaux. L'interdiction de destruction des ouvrages de stockage d'eau devrait être généralisée à tous les bassins, et non seulement à ceux classés continuité écologique. L'évolution des pratiques estivales les plus consommatrices d’eau sera nécessaire afin d’augmenter leur résilience. 

Concernant l’évolution des précipitation, il faut garder à l’esprit une mise en garde : les prévisions des modèles climatiques sur l’eau restent entachées d’incertitudes, par rapport à celles des températures de surface. La raison en est que certains phénomènes physiques sont difficiles à modéliser comme l’évolution des nuages dans un climat réchauffé ou la modification des oscillations naturelles du climat (des couplages régionaux océan-atmosphères qui vont changer avec l’influence des gaz à effet de serre).  De plus, l’hydrologie ne dépend pas que du climat mais aussi des usages des sols, le couplage entre modèles climatologiques et hydrologiques ajoutant de l’incertitude sur les projections. En outre, il est plus difficile d’avoir des séries longues sur la pluviométrie que sur la température.

Cela étant dit, ces modèles physiques restent notre meilleur outil pour essayer d’anticiper et ils dégagent quelques tendances centrale ayant une plus haute probabilité de décrire l’avenir de l’eau dans nos territoires. 

Observations depuis 1900

Concernant déjà  les observations, le Hadley Center a fait récemment une synthèse sur l’évolution des précipitations en Europe entre 1901 et 2018 dans le cadre d’un exercice de détection-attribution des causes des observations (Christidis et al 2022).

Ce graphique montre l’évolution saisonnière en hiver (DJF), printemps (MAM), été (JJA) et automne (SON) :

On note en France une tendance dominante à la hausse des précipitations en hiver et à la baisse en été, avec des signaux plus divers les autres saisons. En revanche, la zone méditerranéenne a une tendance à la baisse dans quasiment toutes les saisons.

Autre enseignement des données : il existe une tendance à la variabilité des précipitations, leur caractère moins constante prévisible d’une année sur l’autre. Ce graphique montre la différence entre les 30 dernières années et les 30 premières du 20e siècle, une forte variabilité au printemps, un peu moins en hiver et en automne. En revanche les étés ont évolué vers une moindre variabilité sur la majeure partie du territoire en France :

Prévisions pour ce siècle

Venons en aux prévisions. Rappelons que celles-ci dépendent de scénarios d’émission (les RCP) qui changent selon la quantité de gaz à effet de serre que nous émettrons, donc le forçage radiatif de ces gaz (capacité de changement du bilan énergétique, RCP 2.5, 4.5 ou 8.5 W/m2) .

Les chercheurs français (Meteo France, CNRM, Cerfacs, IPSL) développent des projections climatiques de référence pour la France au 21 siècle, selon un modèle appelé DRIAS. Il y a toutefois des phases d’ajustement en cours entre ce modèle (qui est régionalisé) et les modèles globaux utilisés pour les rapports du GIEC (qui sont utilisés en simulations multi-modèles appelées CMIP). 

Concernant la projection climatique de référence de DRIAS et pour les précipitations, voici ce que donnent les résultats (selon les scénarios RCP et les périodes du 21e siècle)  :

On aurait un maintien ou une hausse légère des précipitations en hiver, un signal incertain au printemps et en automne, une baisse des précipitations en été.

Un autre publication (Dayon 2018) a utilisé les modèles globaux et analyser ce qu’ils disent pour la France, dans le scénario « business as usual » de poursuite des émissions de gaz à effet de serre.

Ce graphique montre les tendances des précipitations à la fin du siècle (2070-2100 par rapport à 1960-1990) en hiver (DJF), été (JJA) et moyenne de l’année :

Sur un tiers nord et est du pays, la tendance serait sans variation voire avec un peu plus de précipitations, mais pour les deux-tiers sud et ouest, la tendance est à la baisse. Mais il y aurait une hausse des précipitations hivernales dans le nord, une baisse dans la pointe sud. Et les précipitations estivales seraient plus faibles partout, surtout dans le sud. 

On le retrouve dans ce graphique des tendances de sécheresses hydrologiques (QMNA5), météorologique (PMNA5) et agricole / édaphiques (SMNA5) : 

Les sécheresses seront plus sévères dans tous les bassins versants. 

Cet autre graphique montre les tendances sur les quatre grand bassins versants métropolitains (Seine, Loire, Garonne, Rhône), où l’on peut voir par saison et à l’année les tendances estimées des précipitations (bleu), de l’évapotranspiration (vert) et du débit en résultant (rouge), avec les traits indiquant la valeur centrale selon les scénarios d’émission carbone : 

Les débits annuels diminueraient environ de 10 % (±20 %) sur la Seine, de 20 % (±20 %) sur la Loire, de 20 % (±15 %) sur le Rhône et de 40 % (±15 %) sur le Garonne.

Préparer la société à affronter un climat plus variable aux épisodes extrêmes plus dangereux

Face à ces évolutions, les mesures sans regret sont celles qui vont conserver ou augmenter la capacité de notre société à stocker et réguler l’eau, pour les besoins humains, pour la prévention des crues dangereuses et pour le soutien aux milieux naturels menacés d’assèchement. La difficulté pour le gestionnaire est de faire des choix avec deux cas extrêmes et contraires en hypothèse : des précipitations plus fortes que celles connues dans l'histoire (ce qui est probable en épisodes ponctuels), des sécheresses plus intenses que les cas archivés (idem).

Par ailleurs,  le climat et l’hydrologie ne suivent ne suit pas nos divisions politiques et administratives, il n’y a pas une seule stratégie nationale cohérente aux prévisions. Le sud et le nord de la France n’auront probablement pas les mêmes évolutions hydroclimatiques. Chaque bassin versant doit donc s’approprier les données et réflexions pour réfléchir depuis les réalités de son territoire. 

Concernant la question des ouvrages hydrauliques (retenues, plans d’eau, canaux), les prévisions des chercheurs sur la variabilité des précipitations, le risque accru de sécheresse, la possibilité de précipitations extrêmes, le décalage entre maintien des pluies en saison froide et nette baisse en saison chaude indique qu’il faut impérativement les conserver. La loi de 2021 interdit seulement de les détruire en rivière classée continuité écologique, mais cette interdiction devrait être étendue à tous les bassins versants. La France doit se doter d'une politique éco-hydraulique cohérente et prudente, au lieu des choix troubles et inefficaces faits depuis une dizaine d'années. En particulier, aucun chantier ne doit réduire le stockage d'eau en surface et en nappe, tout chantier devrait au contraire prévoir de l'augmenter. 

En revanche, ces systèmes hydrauliques vont avoir des contraintes plus fortes liées au réchauffement (eutrophisation, bloom, biofilm, etc.) : cela suggère d'en améliorer la gestion et surtout d’accélérer la dépollution des eaux, qui aggrave ses effets toxiques lors de la sécheresse. 

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Des chercheurs français ont simulé l’évolution du débit des rivières de tête de bassin en situation de changement climatique d’ici 2100. Il en résulte que la probabilité d’assèchement et de rivière devenant intermittente en été risque de quasiment doubler (x1.75) dans le scénario d’émission carbone le plus pessimiste. Même le scénario le plus optimiste voit une augmentation des assecs, ce qui aura des conséquences pour la biodiversité actuelle et pour les usages humains. La gestion de l’eau doit prévoir ces situations de crise : ne pas simplement regarder les conditions passées de la rivière, mais anticiper ses conditions futures. 

Le changement climatique provoque une augmentation de la température de l'air, se traduisant par un risque d’augmentation de l'aridité, de la désertification et de la dégradation des sol. En conditions plus sèches, la disponibilité de l'eau devrait diminuer et l'intermittence de l'écoulement de surface en été augmenter. Les occurrences d'assèchement exacerbent la concurrence entre les utilisations humaines et modifient les écosystèmes d'eau douce : perte de diversité biologique, modification de la décomposition de la matière organique, changements radicaux dans la dispersion des organismes.

Mais comment peut évoluer l’intermittence des cours d’eau au cours de ce siècle, en lien à des sécheresses hydrologiques d’été ? Eric Sauquet et ses collègues (INRAE, Paris-Saclay) ont couplé des modèles climatiques avec un modèle hydrologique de débit pour répondre à cette question.

Voici le résumé de leur travail :

« À mesure que le climat change, les cours d'eau d'amont pérennes pourraient devenir intermittents et les rivières intermittentes pourraient s'assécher plus souvent en raison de sécheresses plus graves. 

Un schéma  de modélisation soutenu par des observations sur le terrain a été appliqué pour évaluer la probabilité d'assèchement dans les eaux d'amont à l'échelle régionale (Pd) sous condition de changement climatique. Les relations empiriques entre la gravité des faibles débits et les proportions observées d'états sans débit ont été calibrées pour 22 hydro-écorégions dans les conditions actuelles. Ces relations ont été appliquées à l'aide de données de débit journalier sur un large ensemble de stations de jaugeage simulées par le modèle hydrologique Modèle du Génie Rural à 6 paramètres Journalier (GR6J) sous les scénarios d'émission RCP2.6 et RCP8.5. 

Les résultats suggèrent un modèle spatial plus contrasté à l'avenir que dans les conditions actuelles. Les changements notables incluent l'augmentation de l'étendue et de la durée de l'assèchement, en particulier dans les régions où les probabilités d'assèchement sont historiquement élevées et les changements de saisonnalité dans les régions alpines. Les écosystèmes aquatiques connaîtront des conditions hydrologiques sans précédent, qui pourraient entraîner des pertes de fonctions écosystémiques. »

Cette figure montre l’évolution des débits entre 2021-2050 et 2071-2100 en situation de réchauffement, en été (JJA) et automne (SON) :

Extrait de Sauquet et al 2021, art cit.

La probabilité moyennée d’assèchement est de 12% dans le climat actuel mais pourrait monter à 17-21% selon les scénarios climatiques d’émission. 

Concernant la biodiversité, les auteurs notent : « L'intermittence va se généraliser dans des régions actuellement peu exposées à de telles conditions. Alors que le Nord de la France aura des étendues d'intermittence comparables à celles du bassin méditerranéen aujourd'hui, le pourcentage de tronçons secs doublera en bassin méditerranéen. Les changements observés ici pourraient être trop rapides pour permettre aux espèces de s'adapter, ce qui pourrait entraîner des risques d'extinction élevés pour le biote aquatique et en particulier les spécialistes des eaux d'amont incapables de se disperser sur les terres (par exemple, les poissons, Jaeger et al. 2014). Dans un paysage non fragmenté, les espèces peuvent descendre ou remonter pour trouver refuge pendant la période sèche. L'augmentation de l'étendue de l'intermittence peut augmenter la fragmentation du réseau fluvial et empêcher l'accès aux refuges pérennes (Davey et Kelly 2007), augmentant les risques d'extinction des espèces (Jaeger et al. 2014, Vander Vorste et al. 2020). »

Discussion

Les simulations des débits des rivières sont complexes, car il faut associer des modèles climatiques et des modèles hydrologiques. En particulier, l’évolution des précipitations est plus difficile à modéliser que celle des températures. Néanmoins, la plupart des simulations publiées pour la France métropolitaine annoncent un schéma dont nous voyons les premières réalités aujourd’hui : un apport de précipitation se maintenant voire augmentant en saison pluvieuse, se raréfiant voire parfois disparaissant en saison sèche. 

La question est : qu’en déduisons-nous pour la gestion des sols, des nappes, des plans d’eau et des cours d’eau? Une approche ayant actuellement la faveur du gestionnaire public de l’eau en France consiste à dire qu’il faut «renaturer» les milieux (éliminer les impacts liés aux humains), diminuer la consommation d’eau par la société et ensuite laisser faire la nature. Ce n’est pas notre point de vue. 

D’abord, le changement climatique n’a rien de «naturel», mais il s’impose à nous. Il n’y a pas tellement de sens à restaurer des conditions de milieux naturels dans leur situation d’il y a quelques siècles (qui était déjà modifiée) alors même que l’apport d’eau dans ces milieux ne sera plus le même à l’avenir. Ensuite, même avant les émissions carbone de l’industrie fossile moderne, la raréfaction de l’eau était souvent un problème dans les campagnes. C’est une des raisons pour lesquelles les têtes de bassins versants étaient couvertes de petits ouvrages qui stockaient ou faisaient déborder latéralement l’eau d’hiver, permettant des retenues de surface ou des recharges de nappes. Enfin, la disparition de l’eau est une discontinuité radicale qui altère l’essentiel du vivant aquatique, hors les espèces spécialisées en adaptation à l’intermittence. Comme ce vivant est soumis à de nombreuses autres pressions, l’effet risque d’être catastrophique. 

Pour des raisons tant sociales qu’économiques et écologiques, la gestion adaptative de l’eau doit devenir une priorité. Elle ne sera pas simplement le «retour à la nature». Si les modèles hydroclimatiques prévoient un excès d’eau d’hiver et un déficit d’eau d’été, nous devons réfléchir sans préjugé à tout ce qui permet de gérer de façon intelligente et bénéfique cette condition nouvelle. L'une des pistes est évidemment de travailler sur l'ensemble du bassin (lit majeur et lit mineur) à tout ce qui permet de retenir l'eau de la saison pluvieuse dans les sols, les nappes et les lits.

Référence : Sauquet E et al (2021), Predicting flow intermittence in France under climate change,  Hydrological Sciences Journal, 66, 14

Quels poissons reviennent après suppression d'ouvrages en rivières intermittentes? (Kukuła et Bylak 2022)

Etudiant une rivière à truite de tête de bassin, devenue intermittente au fil du 20e siècle, des chercheurs montrent que la suppression des obstacles n'y a pas permis la recolonisation amont par les espèces originellement présentes. Les sécheresses créent des discontinuités hydriques sur le lit et une qualité de l'eau insuffisante en été pour des espèces sensibles. Si ces chercheurs estiment malgré tout que la restauration de continuité a des avantages pour la circulation des poissons en période de hautes eaux, leur travail montre que les gains de ces chantiers sont modestes et loin d'une "restauration de la nature" telle qu'elle nous est vantée pour justifier de tout casser, y compris des sites d'intérêt patrimonial. Un peu de réserve et de recul serait bienvenu chez les gestionnaires de rivières.

Les sites arasés ou aménagés de l'étude, extrait de Kukuła et Bylak 2022, art cit.

Le ruisseau Hołubla (5,89 km de long, bassin versant de 8,68 km2) est situé dans les contreforts des Carpates polonaise, dans le bassin de la rivière San et de la Vistule. En raison du drainage de la rivière San et de l'abaissement du niveau des eaux souterraines, la plupart des petits affluents comme le Hołubla se sont vidés pendant les saisons sèches. Selon les données historiques, jusqu'aux années 1930, le ruisseau était pérenne. Dans les années 1970, un déversoir en pierre de 3 m de haut et quatre gués en dalles de béton ont été construits sur le lit du ruisseau. Avec le temps, du fait d'une augmentation de l'érosion en aval des gués, des chutes d'eau se sont créées. En 2013, ces barrières ont été supprimées. Deux gués en béton ont été reconstruits en pierre naturelle, avec de larges passages  permettant aux poissons de se déplacer en amont. Les deux autres gués ont été remplacés par des ponceaux à voûte métallique. En aval de ces gués et ponceaux, le fond du chenal a été stabilisé par construction de rapides en pierres à pente douce. 

Les chercheurs ont voulu savoir l'effet de ces travaux de continuité longitudinale. Voici le résumé de leur examen des poissons avant et après l'intervention sur les ouvrages.

"Les effets de barrière observés en présence de seuils sont exacerbés par les faibles niveaux d'eau. Nous avons mené une étude de 10 ans pour évaluer les effets écologiques de la restauration des cours d'eau tout en analysant la possibilité d'un manque saisonnier de continuité hydrologique, avec de multiples mesures avant et après la restauration de la continuité structurelle des cours d'eau. L'hypothèse de recherche suppose que dans les cours d'eau intermittents, il y aurait peu ou pas de changement dans la communauté de poissons en aval de la barrière avant vs. après l'enlèvement de l'obstacle, et un changement significatif en amont de la barrière avant vs. après. 

Nos résultats indiquent qu'en supprimant les petites barrières, leurs effets néfastes sur le passage longitudinal des poissons et des assemblages de poissons peuvent être corrigés. Pendant la saison des pluies, des poissons migrants du cours principal de la rivière sont apparus dans la section aval du cours d'eau. L'intermittence des cours d'eau, cependant, a placé un filtre d'habitat sur l'assemblage. Ainsi, après le retrait de la barrière, seules deux espèces de poissons de petite taille qui tolèrent des carences périodiques en oxygène et la hausse des températures de l'eau se sont progressivement déplacées vers l'amont et ont formé des populations stables. 

Nous soulignons qu'il ne faut pas s'abstenir de restaurer la continuité longitudinale des cours d'eau intermittents, car ils fournissent périodiquement des refuges précieux pour les poissons et peuvent également être une source de nouvelles générations et renforcer les populations de poissons dans le cours principal."

Ce graphique montre les densités de poisson (par 100 m2) observées dans le temps sur le tronçon, avant (grisé)et après la suppression de l'obstacle. On notera les très faibles valeurs absolues à l'amont (1 à 3 individus par 100 m2).

L'infographie ci-dessous montre la tendance longue : la rivière devient intermittente en raison de changement de climat et d'usages humains de l'eau, avec populations fractionnées (a, b) puis l'obstacle supprimé aboutit à un double régime avec la colonisation amont réservée en saison sèche à quelques espèces supportant une eau plus rare et plus chaude (c, d). Aucune espèce ne s'installe complètement à l'amont.

Discussion

Le bassin versant étudié K. Kukuła et A. Bylak est représentatif des programmations publiques de continuité écologique dans d'autres pays d'Europe et notamment en France, où l'insistance a été portée sur les petites rivières de tête de bassin, en large partie à cause de leur population de salmonidés (truites) et de l'usage pêche dans ces rivières.

Ce travail permet de relativiser les discours pour le moins déplacés sur la "restauration de la nature" par suppression d'ouvrages. En réalité, on modifie la dynamique locale de populations de poissons, mais on ne revient pas à l'état antérieur des cours d'eau, qui sont généralement modifiés par d'autres impacts que des obstacles. On conçoit sans peine que si le changement climatique vient à s'intensifier et à imposer des épisodes plus fréquents et plus intenses de sécheresse (ce que prévoient les chercheurs du climat), l'intermittence du ruisseau Hołubla sera aggravée et sa colonisation amont par des espèces d'eau froide, abondante et oxygénée encore plus improbable.

Par ailleurs et comme trop souvent, les chercheurs n'ont regardé ici que la dynamique des poissons, et en particulier ils n'ont pas examiné avant / après l'écosystème nouveau que formait le plan d'eau du principal ouvrage. On aimerait pourtant savoir si des amphibiens, reptiles, invertébrés, oiseaux, mammifères s'étaient adaptés à ces modifications, et ce qu'ils sont devenus quand l'écosystème aménagé a disparu. Ce serait la moindre des choses de systématiser ces observations avant les chantiers, afin que le retour d'expérience sur les gains écologiques et biologiques ne soit pas biaisé. 

Enfin concernant les truites de la partie amont, il aurait été intéressant de documenter si leur disparition était liée aux seuils ou si elle était associée à la fin du caractère permanent de l'écoulement du chenal. En effet, eu égard aux nombreux témoignages qui attestent de l'abondance de truites en tête de basin jusque dans les années 1960 même quand il y avait de petits ouvrages hydrauliques (voir cet exemple sur la tête de bassin Seine et Ource), on doit s'interroger sur les facteurs qui ont réellement impacté l'hydrologie et la qualité de l'eau au cours des dernières décennies. 

Référence : Kukuła K, Bylak A (2022), Barrier removal and dynamics of intermittent stream habitat regulate persistence and structure of fish community, Scientific Reports, 12, 1512

La moitié des rivières connaît des assecs dans le monde, une discontinuité qui devrait s'amplifier (Messager et al 2021)

Selon une étude parue dans la revue Nature, plus de la moitié des 23 millions de kilomètres de cours d’eau dans le monde est sèche au moins un jour par an. En France, 35 % de la longueur du réseau hydrologique connaîtrait des phases sèches. Cette tendance, qui possède une base naturelle dans de nombreuses régions, devrait s'accroître dans les prochaines décennies en raison des besoins humains en eau et du changement climatique. Les auteurs de l'étude soulignent que ces ruptures de débit contredisent le paradigme de continuité fluviale qui a alimenté la recherche en écologie aquatique depuis 30 ans. En revanche, cette recherche reste silencieuse sur la dimension sociale du phénomène. Voulons-nous éventuellement retrouver des rivières à sec en saison estivale en nous contentant de constater que c'est après tout un régime naturel? Si l'histoire mondiale des rivières a aussi été l'histoire de la construction de nombreuses retenues sur leur lit ou dans leurs diversions, n'est-ce pas précisément parce que les sociétés ont préféré créer un autre régime fluvial? 

Une réalité déjà observable sur de nombreux territoires en France. 

Une étude internationale menée par des chercheurs de l’Inrae (France), de l’université McGill de Montréal (Canada) et de l’université Goethe de Francfort (Allemagne) s'est intéressée à l'analyse de l'intermittence des cours d'eau, depuis les ruisseaux jusqu'aux fleuves. 

Voici le résumé de leur travail :

"Les eaux vives ont un rôle unique dans le soutien de la biodiversité mondiale, des cycles biogéochimiques et des sociétés humaines. Bien que l'importance des cours d'eau permanents soit bien reconnue, la prévalence, la valeur et le devenir des rivières et des ruisseaux non pérennes qui cessent périodiquement de couler ont tendance à être négligés, voire ignorés. Cet oubli contribue à la dégradation de la principale source d'eau et des moyens de subsistance de millions de personnes. Ici, nous prédisons que l'eau cessera de couler pendant au moins un jour par an le long de 51 à 60 % des rivières du monde en longueur, démontrant que les rivières et les ruisseaux non pérennes sont la règle plutôt que l'exception sur Terre. En tirant parti des données mondiales sur l'hydrologie, le climat, la géologie et la couverture terrestre environnante du réseau fluvial de la Terre, nous montrons que les rivières non pérennes se produisent dans tous les climats et biomes, et sur tous les continents. Nos résultats remettent en question les hypothèses qui sous-tendent les concepts fondamentaux des rivières dans toutes les disciplines scientifiques. Pour comprendre et gérer adéquatement les eaux courantes du monde, leur biodiversité et leur intégrité fonctionnelle, un changement de paradigme est nécessaire vers un nouveau modèle conceptuel des rivières qui inclut l'intermittence des débits. En cartographiant la répartition des rivières et des ruisseaux non pérennes, nous fournissons un tremplin pour relever ce grand défi de la science de l'eau douce."

Cette carte montre la fréquence actuelle de l'intermittence dans le monde :

Extrait de Messager et al 2021, art cit.

Ce graphique montre les causes les plus souvent impliquées, où dominent le climat et la géologie:

Extrait de Messager et al 2021, art cit.

Les chercheurs observent : "De nombreuses rivières et ruisseaux autrefois pérennes sont devenus intermittents au cours des 50 dernières années en raison des prélèvements d'eau, du changement climatique et des transitions d'utilisation des terres, y compris des sections de rivières emblématiques telles que le Nil, l'Indus, le Fleuve Jaune et le Colorado. Compte tenu des changements mondiaux continus, une proportion de plus en plus importante du réseau fluvial mondial devrait cesser de couler de façon saisonnière au cours des prochaines décennies."

Si les cours d'eau sont si souvent intermittents, cela signifie notamment que le paradigme du "continuum fluvial" ayant émergé voici une trentaine d'année n'est pas correct, car il méconnaît le rôle des discontinuités hydriques : "De multiples modèles conceptuels reposent sur l'hypothèse que le débit fluvial augmente de façon monotone en aval des sources jusqu'à l'embouchure, par exemple, le River Continuum Concept, un pilier théorique de l'écologie fluviale. De plus, les modèles actuels définissent la connectivité hydrologique au sein des réseaux fluviaux en termes binaires, soit à écoulement libre, soit perpétuellement fragmenté par des barrières telles que des cascades et des barrages, mais nous montrons que la fragmentation temporaire par assèchement saisonnier est un phénomène répandu sur Terre. En hydrologie, le paramétrage et l'étalonnage des modèles prédictifs de ruissellement et de débit sont généralement basés sur des débits moyens ou de pointe (par exemple, pour la prévision des crues) plutôt que d'être calibrés pour simuler les quantités et le calendrier des étiages, y compris les événements d'arrêt du débit, échouant ainsi pour prédire de manière fiable l'intermittence." 

La découverte n'est pas sans conséquence non plus sur les cycles du carbone et de l'azote, ainsi que sur la biodiversité : "Jusqu'à présent, les estimations mondiales de la biodiversité ont également négligé les rivières intermitentes et ruisseaux éphémères, qui fournissent des habitats uniques pour les espèces aquatiques et terrestres. Enfin, des recherches récentes montrent que l'omission du rôle des eaux intérieures non pérennes dans les modèles de carbone peut entraîner une sous-estimation des émissions de CO2 des eaux intérieures d'environ 10 % ; des biais similaires pourraient miner d'autres estimations biogéochimiques mondiales, notamment en ce qui concerne le cycle de l'azote."

Discussion

Selon une image peut-être un peu trop simpliste issue du "river continuum concept" (voir cet article), le rivière est représentée comme un flux continu d'eau, d'énergie, de nutriments, et tout ce qui interrompt cette continuité est une anomalie (ou n'existe pas dans le modèle du chercheur). Mais si l'intermittence est une réalité massive, cette vision est trop grossière, la rivière peut aussi être interrompue par des assecs, voire disparaître complètement pendant certaines saisons. Le changement climatique risquant de créer une surfréquence des périodes de sécheresses et canicules intenses, qui sont propices à la disparition de l'eau (par déficit pluviométrique et par besoins humains), cette réalité doit inspirer les réflexions d'aménagement de rivière désormais.

La recherche de Mathis Loïc Messager et de ses collègues pose aussi des questions historiques et sociales. 

Pour l'histoire, nous avions fait observer que les siècles passés ont pu connaître des périodes beaucoup plus sèches que la nôtre (voir cet article sur la France). On doit donc s'interroger sur la cause de la présence de très nombreuses retenues, en particulier dans les têtes de bassin comme le montrent les archives. Ces retenues n'étaient pas toujours associées à des moulins pour l'énergie, et on peut faire l'hypothèse qu'elles étaient des réponses à l'assèchement régulier des lits, afin de conserver un peu d'eau en été (pour la pisciculture, l'élevage ou autre besoin local). 

Grappe de retenues en tête de bassin, sur une carte du 18e siècle (Cassini). Les bassins versants ont eu, et ont souvent encore, des dizaines de milliers de ces aménagements. 

Pour la société, on doit ouvrir un débat sur les rivières que nous voulons pour demain. Une fois démontré la naturalité de certains assecs et le risque qu'ils soient plus nombreux à cause du changement climatique induit par l'homme, que doit-on faire? Accepter cela comme une fatalité, voire s'en féliciter sous l'argument que c'est "naturel"? Ou essayer de limiter le phénomène par une autre gestion des eaux de saisons pluvieuses et de saisons sèches? Ce débat est important, car ce ne sont pas les seules sciences naturelles qui définissent les choix des sociétés : elles les informent, avec d'autres sciences, et en tenant compte des attentes humaines. 

Référence : Messager ML et al (2021), Global prevalence of non-perennial rivers and streams, Nature, 594, 391–397

Les fragmentations des rivières par assecs baissent la biodiversité aquatique (Gauthier et al 2020)

Une étude menée sur des ruisseaux de têtes de bassin versant dans le Massif central et le Jura montre que les tronçons intermittents ont une moindre biodiversité alpha et bêta. Les assecs à répétition liés au changement climatique risquent de réduire la diversité du vivant sur les cours d'eau par ailleurs peu impactés par des pollutions physico-chimiques. Cette pression doit être anticipée, notamment quand on fait des choix limitant la rétention d'eau superficielle et souterraine dans les bassins versants. 

Les hydro-écologues se demandent comment évoluent les peuplements biologiques des ruisseaux et rivières de tête de bassin versant. Les assemblages d'espèces tiennent-ils à la nature du réseau hydrologique (hypothèse du filtrage environnemental local, notamment le caractère "dendritique" des réseaux de cours d'eau, ayant tendance à créer des isolats)? Ou résultent-ils aussi des comportements de dispersion des espèces? 

Un moyen d'analyser le rôle de la circulation-dispersion est d'observer la biodiversité dans des zones fragmentées par des assecs (rivières intermittentes à barrières hydriques) en comparaison à des zones non fragmentées (rivières pérennes). Maïlys Gauthier et cinq collègues ont ainsi analysé deux systèmes de tête de bassin versant en France, dans le Massif Central et dans le Jura.

Dix réseaux de têtes de bassin fragmentés par des épisodes d'assecs naturels ont été sélectionnés dans deux zones différentes au plan biogéographique. Ces zones amont ont été choisies selon plusieurs règles: une taille maximale de bassin versant de 200 km2; un ordre maximum de Strahler de 3 pour le tronçon le plus en aval; la présence d'au moins quatre tronçons intermittents; des conditions physico-chimiques intactes (non perturbées par activités humaines adjacentes).

Voici le résumé de leur recherche :

"1. La dispersion, définie comme le mouvement d'individus entre les communautés locales dans un paysage, est un déterminant régional central de la dynamique des métacommunautés dans les écosystèmes. Alors que la fragmentation des écosystèmes naturels et anthropiques peut limiter la dispersion, les tentatives précédentes pour mesurer ces limitations ont été confrontées à une dépendance considérable au contexte, en raison d'une combinaison d'étendue spatiale, de variabilité environnementale associée, du large éventail des modes de dispersion, des capacités des organismes et de variation des topologies de réseau. Par conséquent, le rôle joué par la dispersion par rapport au filtrage environnemental local dans l'explication de la dynamique des métacommunautés reste incertain dans les écosystèmes dendritiques fragmentés.

2. Nous avons quantifié les composantes de la diversité α et β des métacommunautés d'invertébrés dans 10 réseaux de ruisseaux d'amont fragmentés et avons testé l'hypothèse que la dispersion est le principal déterminant de l'organisation de la biodiversité dans ces écosystèmes dynamiques et spatialement contraints.

3. La diversité alpha était beaucoup plus faible dans les tronçons intermittents que pérennes, même longtemps après la remise en eau, ce qui indique un effet dominant du dessèchement, y compris un effet hérité sur les communautés locales.

4. La diversitébêta n'a jamais été corrélée avec les distances environnementales, mais expliquée principalement par les distances spatiales expliquant la fragmentation du réseau fluvial. La proportion d'imbrication de la diversité β était considérable et reflétait des différences de composition où les communautés des tronçons intermittents étaient des sous-ensembles de tronçons pérennes.

5. Dans l'ensemble, ces résultats indiquent que la dispersion est le principal processus qui façonne la dynamique des métacommunautés dans ces 10 réseaux de cours d'eau d'amont, où les communautés locales subissent régulièrement des événements d'extinction et de recolonisation. Cela remet en question les conceptions antérieures selon lesquelles le filtrage de l'environnement local est le principal moteur des métacommunautés d'amont.

6. Les réseaux de rivières devenant de plus en plus fragmentés en raison du changement global, nos résultats suggèrent que certains écosystèmes d'eau douce actuellement alimentés par filtrage de l'environnement local pourraient progressivement devenir limités en termes de dispersion. Dans cette perspective, le passage d'un régime d'écoulement pérenne à un régime d'écoulement intermittent représente des seuils écologiques à ne pas franchir pour éviter de mettre en péril la biodiversité des rivières, leur intégrité fonctionnelle et les services écosystémiques qu'ils fournissent à la société."

Ce graphique montre la diversité alpha (sur site), qui est dans la quasi-totalité des cas plus élevée sur les tronçons pérennes (point noir) que sur les tronçons intermittents (triangle gris), cela avant comme après un épisode d'assec.

Discussion

Les auteurs n'ont pas analysé si les tronçons de leur étude disposaient de barrières naturelles ou anthropiques (seuils, cascades, chaussées, digues) ni si des lames d'eau étaient localement maintenues en été par des réservoirs (étangs, plans d'eau, retenues, biefs de moulins, etc). Il serait nécessaire d'étudier cette variable aussi, qui peut agir dans deux sens antagonistes : freiner la recolonisation depuis l'aval, mais aussi limiter l'extinction lors des assecs et donc favoriser la recolonisation depuis les zones de meilleure survie. Nous manquons terriblement de ces données de terrain sur le rôle complexe des ouvrages en lien à la totalité de la biodiversité et à sa dynamique. 

Référence : Gauthier M et al (2020), Fragmentation promotes the role of dispersal in determining 10 intermittent headwater stream metacommunities, Freshwater Biology, 65, 2169– 2185

Assèchement de la petite Seine à Pothières, du jamais vu de mémoire d'habitants

Pierre Potherat, lanceur d'alerte de la dégradation des têtes de bassin en Nord Bourgogne, nous fait parvenir un témoignage et une analyse sur la disparition d'un bras de Seine dans le Châtillonnais. Outre la sécheresse sévère, la cause en est une brèche dans un ouvrage répartiteur ancien, que les services de l'Etat et du syndicat de rivière n'ont pas accepté de réparer de manière simple, posant des exigences à coût exorbitant. Qui ont, comme partout, produit l'inertie. Et au final l'assec de milieux aquatiques et humides soit une discontinuité écologique tout à fait radicale pour les espèces locales éradiquées. Quand va-t-on sortir des vues dogmatiques où tout aménagement humain est instruit comme un problème a priori, au lieu d'en faire des outils de gestion écologique, sociale et paysagère au service des territoires et du vivant? 

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Dans la deuxième quinzaine d’aout 2020, la petite Seine qui passe à Pothières et rejoint la Seine à l’Enfourchure de Charrey a été asséchée (fig.1). Je n’avais jamais vu un tel phénomène et de mémoire d’habitants rien de tel ne s’était jusqu’alors produit, ni n’avait été relaté dans les annales régionales.

Figure 1. .Vue de la petite Seine desservant Pothières asséchée. Le moulin est visible dans l’axe de la rivière.(photo du 7 septembre 200)

Les précipitations à Chatillon, bien que très faibles en juillet/août (40 mm cumulés relevés à Thoires), ont été largement excédentaires lors du premier semestre 2020 : 523 mm à Chatillon. Mieux encore, si nous ajoutons à ces chiffres les précipitations de l’automne 2019 (433 mm) nous obtenons 956 mm en neuf mois soit largement plus que la moyenne annuelle.

A titre de comparaison, lors de la sécheresse de 1976, il n’était tombé que 150 mm de pluie lors des six premiers mois et pourtant les pêcheurs ont continué de fréquenter la petite Seine pendant l’été.

En raison de la position de la Seine sur les marnes de l’Oxfordien supérieur imperméable à partir de de Chatillon, il ne s’agit probablement pas d’un manque d’eau dû à la sécheresse qui sévit depuis deux mois car les eaux de l’aquifère karstique en charge sous les marnes fournissent des apports à la rivière. Une vérification de terrain et une enquête s’imposait.

Nous avons vu précédemment que le cours de la Seine a subi des modifications importantes après la révolution. Modifications révélées par la comparaison des cartes de Cassini (feuille de Dijon datant de 1758) et de l’État-major, publiée vers le milieu du XIXème siècle (fig. 2, 3 et 4).

Figure 2. Position de la zone de divergence des deux Seines. Extrait de la carte IGN de 1950

Figure 3. Extrait de la carte de Cassini (XVIIIe siècle), feuille de Dijon, 1958. L’unique bras de Seine passe à Pothières.

Figure 4. Extrait de la carte de l’Etat major du milieu du XIXème siècle. Le bras de raccordement au ru de Courcelles est entouré de rouge

La figure 3 est sans équivoque : la Seine passait à Pothières au XVIIIème siècle et le ru de Courcelles la rejoignait peu avant le moulin de Charrey.

La figure 4 montre en revanche que le raccordement de la Seine au ru de Courcelles existait au moment de la publication de la carte de l’Etat-major.

Les travaux, effectués entre la publication de ces deux cartes, ont consisté en la création d’un bras de raccordement de la Seine en direction du ru de Courcelles. Le but de ces travaux a été vraisemblablement d’augmenter le débit du ru de Courcelles juste à l’amont du moulin de Villers-Patras (le moulin Cholet) afin d’accroître la puissance de ce dernier.

Figure 5. Les nouveaux et anciens tracés de la Seine à Pothières sur extrait de la carte IGN. Les modifications du XIXème figurent en pointillés rouges (nouveaux tracés) et bleus (tracé supprimé)

Au début du XIXème siècle, la Seine à Pothières est donc devenue la petite Seine qui n’est donc pas un bief d’accès au moulin de Pothières mais le tracé primitif et historique du fleuve qu’elle rejoint quelques 3 km plus bas, à l’approche de Charrey.

Un seuil équipé de deux vannages permettait de répartir de façon probablement équitable l’eau en direction du moulin Cholet et du moulin de Pothières.

Cet état de fait a perduré pendant deux cent ans à la satisfaction générale jusqu’à ce que, le vannage étant fortement dégradé aujourd’hui, une brèche se produise dans le seuil, laissant passer toute l’eau dans le cours principal de la Seine (fig. 5)

Figure 6. Vue de la brèche dans le seuil de répartition de l’eau de la seine à Pothières (Photo du 7 septembre 2020)

Une rapide enquête réalisée auprès de la population m’a informé que devant ce problème une tentative de colmatage de la brèche, avant travaux de réfection du seuil, a été effectuée par un habitant de Pothières en posant des blocs béton (fig. 6). Cette tentative a été stoppée par des agents de l’EPAGE Sequana qui a proposé des travaux de reconstruction ainsi que la création d’une passe à poissons pour une somme astronomique à la charge de la commune.

Signalons que cet aménagement très ancien est situé à cheval sur les communes de Pothières et de Vix. Est-ce aux communes de financer ces travaux pour un ouvrage vieux de 200 ans ?

L’état ne doit-il pas garantir la circulation de l’eau simultanément dans les deux bras de Seine ?

Figure 7. Vue de la brèche et des travaux de colmatage tentés par les habitants de Pothières (photo du 7 septembre 2020)

Quoiqu’il en soit la petite Seine, haut lieu de la pêche à la truite dans le secteur, qui possédait de belles frayères encore fréquentées, a été asséchée, provoquant une catastrophe écologique sans précèdent dans ce secteur, sans que les services de l’état bougent le petit doigt.

Tous les organismes vivants, notamment de nombreuses truitelles, ont péri sur un linéaire de 3 km au nom de la continuité écologique qui prétend faire revenir les poissons dans nos rivières.

Cet épisode, qui s’ajoute à bien d’autres, notamment celui de l’Ource quasiment à sec de Brion à Leuglay et bientôt Recey rend compte que pour l’instant nous faisons un constat très négatif de la politique de gestion de l’eau dans notre région, politique qu’il faudra bien un jour reconsidérer sous peine d’avoir à très court terme, quatre à cinq mois de l’année, des oueds à la place de nos rivières et, malgré de belles passes à poissons, plus de poissons du tout.

Thoires, le 10 septembre 2020, Pierre Potherat (ICTPE retraité)

Rivière à sec, déchets dangereux, suspicion d'amiante dans le lit... la casse bâclée du moulin Maître à Châtillon-sur-Seine

La destruction du moulin Maître à Châtillon-sur-Seine a été bâclée : une grenade à main retrouvée en bord de l'eau, des déchets de fibro-ciments dans le lit fortement suspectés de contenir de l'amiante. Par ailleurs, la réserve de pêche en amont est à sec. Les associations Arpohc et Hydrauxois ont saisi l'OFB et la DREAL afin de demander une enquête sur les sédiments probablement dangereux qui risquent d'être dispersés dans la rivière. Une plainte sera déposée si les services de l'Etat ne gèrent pas le suivi de ce dossier. La continuité écologique est bâclée, et elle est surtout une immense erreur à l'heure où un nombre croissant de rivières sont à sec sur les têtes de bassin. L'urgence est de mieux gérer l'eau : les ouvrages anciens doivent être conservés et restaurés à cette fin, ce qui n'exclut pas de les rendre franchissables lors de migrations de poissons. Nous avons besoin de syndicats et d'élus au service des territoires, des milieux et des habitants, pas des exécutants de dogmes absurdes à la mode dans la haute administration hors-sol du ministère de l'écologie. 

L'ouvrage du moulin Maître à Châtillon-sur-Seine a été détruit au cours du printemps 2020 par le syndicat mixte Sequana. Ce moulin n'avait plus de maître d'ouvrage et avait perdu son droit d'eau. Les associations Hydrauxois et Arpohc, constatant la perte non réversible du droit d'eau, avait demandé aux services de l'Etat et au pétitionnaire Sequana de prendre en compte la problématique locale de l'eau et de la biodiversité, notamment de faire un choix d'aménagement permettant de conserver si possible un effet de retenue dans le lit ainsi que dans les biefs et sous-biefs formant des zones intéressantes pour la biodiversité ou pour l'expansion de crue.

Hélas, le chantier a été bâclé.

Christian Jacquemin de l'Arpohc a trouvé sur les lieux du chantier des déchets dangereux : une ancienne grenade allemande "Tourterelle" de 1914, posée au bord de la rivière, et surtout de nombreux gravats issus du moulin et suspectés d'être des anciennes plaques de fibres-ciments contenant de l’amiante. Les éléments restant de la toiture sont étalés ou enfouis sous un enrochement superficiel dans le lit de la rivière. Un signalement a été fait en gendarmerie, puis déposé à l'OFB et à la DREAL Bourgogne Franche-Comté. Les associations sont dans l'attente de la réponse des services de l'Etat avant le retour des hautes eaux. Si rien n'est fait, une plainte contre X sera déposée.

Ancienne grenade à main mise à jour par le chantier mais déposée en bord de Seine.

Gravats en fibro-ciments avec forte suspicion d'amiante, en lit mineur et majeur.

Par ailleurs, les travaux ont aggravé et non corrigé les assecs locaux de la Seine, notamment la mise hors d'eau d'une réserve de pêche à l'amont, situé derrière le jardin de la mairie. Il aurait possible de choisir des voies d'alimentation de cette réserve (par exemple, l'eau de la Douix aurait pu être stockée dans le bras de la Seine grâce à la source de la Douix).

La réserve de pêche à l'amont de l'ouvrage détruit est à sec.

Plan de situation des travaux et des sites.

Zone d'influence des travaux de continuité selon le dossier du syndicat de rivière, avec deux vannes ouvertes.

Un adhérent de l'Arpohc a réalisé cette infographie montrant l'évolution des assecs et écoulements faibles en Côte d'Or sur la base de mesure Onde. Le graphique parle de lui même. Nul ne sait si les années de sécheresse vont continuer, mais les modèles climatiques disent que c'est une issue probable, des périodes de plusieurs années où il y aura trop d'eau, d'autres où il en manquera. 

Aggravation des assecs depuis 8 ans de mesure. 

Dans ces conditions, il est dangereux et irresponsable de promouvoir la destruction des retenues, des biefs, des plans d'eau, ce qui a pour effet de faire circuler plus rapidement les eaux des saisons pluvieuses vers l'océan, au lieu au contraire de retenir l'eau partout sur les bassins versants. Cela non seulement en conservant les ouvrages anciens, mais en ajoutant d'autres solutions fondées sur le stockage en nappe, les zones humides, la végétalisation, les usages intelligents et modérés de l'eau.

La destruction des ouvrages au nom de la continuité écologique  est devenue un dogme qui n'a plus rien à voir avec l'intérêt général des riverains et la protection des milieux aquatiques. Ce dogme qui a été formalisé au 20e siècle est désormais décalé par rapport à l'évolution des connaissances et aux enjeux à venir, notamment le risque catastrophique d'intensification des sécheresses au cours de ce siècle.  Ces dérives doivent cesser. 

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Face aux sécheresses comme aux crues, conserver les ouvrages de nos rivières au lieu de les détruire

Les experts inventent les retenues d'eau qui ne retiennent pas l'eau

Le journal Le Monde nous gratifie d'une tribune d'expert qui le certifie : les retenues évaporent tellement qu'elles ne retiennent pas l'eau. Bizarrement, on fait des retenues depuis 200 générations humaines, même en région chaude, sans s'en être aperçu. Les rivières de France qui bénéficient de  soutiens d'étiage par des réservoirs ayant stocké l'eau d'hiver voient de l'eau en été, quand d'autres subissent des assecs ou des débits très faibles après la destruction des ouvrages formant retenue. Se pourrait-il que les experts militants nous racontent la moitié de l'histoire parce qu'ils défendent une certaine idéologie de la nature? C'est hélas l'hypothèse la plus probable. 

Dans le journal Le Monde (29 août 2020), Christian Amblard (directeur de recherche honoraire au CNRS, vice-président Groupe scientifique de réflexion et d’information pour un développement durable) se livre à une charge violente contre les retenues d'eau.

Il affirme :

"Les barrages sur un cours d’eau assèchent les secteurs situés à leur aval et détruisent ainsi tous les écosystèmes, notamment les agroécosystèmes. Ils brisent la continuité écologique et constituent un obstacle pour beaucoup d’espèces comme les poissons migrateurs. Ils détruisent aussi, en les noyant, les zones humides situées en amont qui jouent un rôle très utile d’éponge, en stockant l’eau en période humide et en la restituant en période sèche.

Alors que les réserves souterraines ne sont pas sujettes à l’évaporation, les retenues d’eau superficielles subissent une très forte évaporation en période de grosses chaleurs et conduisent ainsi à une perte importante de la ressource en eau. Des études récentes (publiées notamment, en 2018, par Katja Friedrich, de l’université du Colorado Boulder, et par Florence Habets et Jérôme Molenat, de Sorbonne Université) montrent que les pertes par évaporation sur les lacs de l’Ouest américain varient de 20 à 60 % des flux entrants. C’est donc une hérésie totale de faire passer en surface les ressources en eaux souterraines, qui assurent une humidification généralisée des sols, pour en perdre une part considérable par évaporation."

Il faut certainement être membre du CNRS pour découvrir qu'une retenue d'eau ne retient pas l'eau, après 5000 ans d'usage des barrages et des digues par les sociétés humaines.

La publication citée de Katja Friedrich et al 2018 est un constat que les services états-uniens de gestion ne disposent pas de mesures correctes des évaporations des grands réservoirs. En rien cette publication n'est une condamnation des retenues, elle vise à optimiser leur gestion en situation de changement climatique : "Une meilleure compréhension, estimation et prévision des taux d'évaporation aidera à gérer cette perte d'eau plus efficacement, en particulier lorsque l'eau est rare", disent les auteurs. Une raison évidente est que si une retenue a accumulé 1 million de m3 en hiver et en évapore 50% en été, cela signifie qu'il reste 500.000 m3 pour des usages humains et pour le vivant. Outre que l'eau évaporée se recondense dans le cycle de l'eau. Que la retenue ne soit pas optimale ne signifie pas qu'elle soit inutile. Mais cela semble échapper à Christian Amblard. Ou alors cela ne lui échappe pas, mais il préfère ne pas l'expliquer aux lecteurs.

La publication citée de Florence Habets et al 2018  est consacrée à la difficulté de connaître et modéliser l'impact réel d'une succession de petits réservoirs sur un bassin versant. Les auteurs soulignent les diverses incertitudes, du fait de la rareté des travaux et de la diversité des indicateurs d'impacts. Concernant les données empiriques (les seules qui vaillent), il est dit dans cet article: "les impacts cumulatifs des petits réservoirs sur l'hydrologie sont le plus souvent estimés à partir du débit annuel, des débits minima et des crues. Il existe un consensus général sur le fait que des ensembles de petits réservoirs entraînent une réduction des pics de crue (Frickel, 1972; Galea et al., 2005; Nathan et Lowe, 2012; Thompson, 2012; Ayalew et al., 2017) allant jusqu'à 45%, d'autant plus que certains réservoirs sont construits comme bassins de rétention des eaux pluviales (Fennessey et al., 2001; Del Giudice et al., 2014). Cependant, une inondation excessive ou une rupture de barrage peut entraîner de grandes inondations (Ayalew et al., 2017), qui peuvent entraîner des victimes, y compris des morts (Tingey-Holyoak, 2014). Ces défaillances peuvent être plus fréquentes pour les petits barrages que pour les grands barrages en raison du manque de politiques adaptées, ce qui peut conduire à un manque d'entretien et à une tendance à stocker l'excès d'eau pour garantir la production (Pisaniello, 2010; Camnasio et Becciu, 2011; Tingey-Holyoak, 2014). On signale également fréquemment que les faibles débits diminuent lorsqu'un ensemble de petits réservoirs est présent dans un bassin (Neal et al., 2000; O'Connor, 2001; Hughes et Mantel, 2010; Nathan et Lowe, 2012; Thompson, 2012) avec une large dispersion (0,3 à 60%), bien que l'eau stockée peut parfois être utilisé pour maintenir un débit minimal (Thomas et al., 2011). La majorité des études se sont concentrées sur le débit annuel des cours d'eau, faisant état d'une diminution du débit annuel moyen allant de 0,2% (Hughes et Mantel, 2010) à 36% (Meigh, 1995). En moyenne, dans environ 30 références, la diminution du débit annuel moyen atteint 13,4% ± 8%".

Cette référence n'informe donc pas sur le volume et l'usage qui est fait de l'eau retenue, sur les échanges au fil de l'an avec les nappes et les sols, etc. Au demeurant, ce travail fait partie d'une expertise conjointe Irstea-Inra dont la principale conclusion était le manque de données robustes disponibles sur cette question. Quand un scientifique n'a pas de données fiables, il ne conclut pas autre chose que la nécessité d'acquérir des connaissances. Il est assez effarant de voir des scientifiques qui exigent des orientations publiques fortes sur des bases faibles. Mais dans le domaine de l'eau, nous sommes habitués à être effarés...

D'autres travaux existent que ceux cités par Christian Amblard (et d'ailleurs Florence Habets, qui prend elle aussi volontiers la parole de manière critique sur ce thème), nous en rappelons quelques-uns ci-dessous. Comme ces travaux sont ignorés, on est obligé de supposer que Christian Amblard s'exprime comme un militant davantage que comme un chercheur dans Le Monde. C'est tout à fait son droit, mais il importe de prévenir les citoyens que les expertises sur l'eau ne sont pas neutres et reflètent souvent l'idéologie de leurs auteurs.

Si les citoyens préfèrent détruire les retenues pour se retrouver avec des rivières à sec ou réduites à des filets d'eau en été, libre à eux. Mais qu'on leur présente les enjeux tels qu'ils sont. Ces enjeux sont par exemple les suivants :

• quelle eau veut-on sauvegarder, où et pour quels usages?
• quelles solutions ont montré la capacité à disposer d'eau localement?
• comment stocke-t-on une part plus importante des excès d'eau de l'automne au printemps, au lieu de les laisser filer à la mer? 
• quelles connaissances a-t-on sur ce qui retient l'eau dans les sols, les nappes, la végétation riveraine, que ce soit par des moyens techniques ou naturels, les uns n'étant pas exclusifs des autres?
• quelle rivière veut-on pour ce siècle, "renaturée" quitte à avoir des assecs réguliers car la nature le veut ou préservant des retenues et plans d'eau qui existent souvent depuis le Moyen Age, voire plus tôt?

Christian Amblard a certainement raison dans d'autres préconisations de son article, visant à déployer de nombreux moyens pour conserver l'eau dans différents milieux. Mais la diabolisation des retenues est une absurdité. Nos ancêtres, qui respectaient les sols agricoles, qui n'avaient pas de grandes villes bétonnées, qui ne connaissaient pas le réchauffement moderne, souffraient déjà régulièrement de crues et de sécheresses sévères. Les cartes anciennes montrent que chaque rivière, chaque ruisseau ou presque avait ses retenues. Retrouvons un peu de bon sens, d'humilité et de respect des visions différentes de l'eau, au lieu de se croire investis de certitudes et d'engager des croisades. 

Quelques études qui contredisent la vision en noir et blanc des experts militants

Une zone humide naturelle évapore davantage qu'un étang, contrairement aux idées reçues (Al Domany et al 2020)
Cette étude de quatre chercheurs de l'université d'Orléans sur un site à étang artificiel et zone humide naturelle du Limousin montre que le bilan hydrique d'un étang en terme d'évaporation est meilleur que celui de la zone humide. Les scientifiques soulignent que leur observation va à l'encontre des discours tenus par certains gestionnaires publics de l'eau, qui militent aujourd'hui pour la destruction des retenues et canaux au nom de la continuité écologique, de la renaturation ou du changement climatique. "En termes de politique française de l’eau et d’aménagement du territoire limousin, la préconisation d’effacer les étangs en arguant de leurs effets supposément négatifs dont la diminution de la ressource en eau mérite donc d’être fortement nuancée et de s’appuyer sur plus de données scientifiques rigoureuses."
Al Domany M et al (2020), Une zone humide perd-elle autant, moins ou davantage d’eau par évapotranspiration qu’un étang par évaporation ? Etude expérimentale en Limousin, Annales de géographie, 731, 83-112

Les moulins aident à retenir l'eau dans les bassins versants (Podgórski et Szatten 2020)
Deux chercheurs polonais ayant étudié l'effet morphologique, sédimentaire et hydrologique de moulins présents depuis 7 siècles sur une rivière notent que leur abandon s'est traduit par une perte de la capacité de rétention locale d'eau dans les nappes et de la rétention globale d'eau de surface dans le bassin versant. "Le déclassement des moulins à eau a entraîné un certain nombre de changements importants dans les ressources en eau. Les plus importants d'entre eux sont: la perte de capacité de rétention d'eau dans le bassin versant de la Struga Rychnowska et la baisse du niveau des eaux souterraines à proximité immédiate des anciens réservoirs d'eau. Actuellement, un intérêt renouvelé pour les anciens emplacements des moulins à eau existe, afin de restaurer la rétention d'eau et de les utiliser à des fins de petites centrales hydroélectriques modernes"
Podgórski Z et Szatten D (2020), Changes in the dynamics and nature of sedimentation in mill ponds as an indicator of environmental changes in a selected lake catchment (Chełmińskie Lake District, Poland), Water, 12, 1, 268
Donati F et al (2019), Do rivers upstream weirs have lotics or lentics characteristics?, Geographia Technica, 14, 2, 1-9

Supprimer les ouvrages des moulins à eau incise les rivières et assèche leurs lits majeurs (Maaß et Schüttrumpf 2019)
Deux chercheurs de l'université d'Aix-la-Chapelle montrent que l'implantation millénaire des moulins à eau a modifié progressivement la morphologie des lits mineurs et majeurs des rivières de plaine d'Europe occidentale. Dans ce type de cours d'eau, la suppression des ouvrages de moulin (chaussées, écluses, déversoirs) conduit à des incisions de lit mineur, à des moindres débordements en lit majeur d'inondation (donc des assèchements), à des transferts de sédiments plus fins (plutôt jugés néfastes en colmatage de fond). "Les lits majeurs autour des zones de retenue de l'eau sont plus souvent inondées pendant la période d'activité des moulins que ceux précédant leur construction  en raison des niveaux d'eau plus élevés de la retenue au déversoir, ce qui entraîne une sédimentation relativement élevée dans les plaines inondables. Après l'élimination des moulins, les niveaux d'eau ne sont plus surélevés. Dans les chenaux, le débit ralenti en amont des seuils des moulins entraîne le dépôt de sédiments dans la zone de retenue. La période entre la construction et la destruction des moulins a été si longue que les taux d’inondation du lit majeur et, par conséquent, la sédimentation de ce lit majeur ont diminué en raison de l’augmentation de la hauteur des rives."
Maaß AL, H. Schüttrumpf (2019), Elevated floodplains and net channel incision as a result of the construction and removal of water mills, Geografiska Annaler: Series A, Physical Geography, DOI: 10.1080/04353676.2019.1574209

"La science est politique : effacer des barrages pour quoi? Qui parle?" (Dufour et al 2017)
Des chercheurs montrent les arbres déclinent dns zones amont de seuils effacés avec divers dysfonctionnements de la plaine alluviale, que des petits barrages dont l'examen démontre qu'ils ne forment pas d'entraves à la mobilité sédimentaire… ce qui les amènent à interroger le discours de justification de ces opérations. "Au cours de la dernière décennie, l'effacement des barrages et des seuils a été promu pour améliorer la continuité au long de nombreuses rivières. Cependant, de telles politiques soulèvent de nombreuses questions socio-écologiques telles que l'acceptabilité sociale, l'intégration des différents usages de la rivière, et l'impact réel sur les écosystèmes de cette rivière"
Dufour S et al (2017), On the political roles of freshwater science in studying dam and weir removal policies: A critical physical geography approach, Water Alternatives, 10, 3,  853-869

Les barrages comme refuges? Intégrer le changement climatique dans les choix sur les ouvrages hydrauliques (Beatty et al 2017)
Une dizaine de biologistes publie une perspective dans Biological Conservation soulignant que les réservoirs des grands barrages ont aussi des intérêts écologiques : ils servent de refuges face aux sécheresses, bloquent des espèces invasives, forment des écosystèmes lacustres ayant leur propre diversité. L'avenir à long terme du vivant après leur effacement n'est pas garanti si l'écosystème originel de la rivière a été très modifié. Et la valeur de l'eau stockée dans les retenues a par ailleurs toute chance de devenir plus forte en situation de réchauffement. "Dans des cours d'eau menacés de sécheresse où les refuges naturels seront perdus, l'implication des projections climatiques sur la valeur des barrages et les impacts de leur suppression doit être prise en compte par les chercheurs et les décideurs".
Beatty S et al (2017), Rethinking refuges: Implications of climate change for dam busting, Biological Conservation, 209, 188–195

Réponse négative de la végétation riveraine à la suppression d'ouvrages hydrauliques (Depoilly et Dufour 2015)
Une étude de long terme faite sur la végétation riveraine de deux fleuves côtiers bas-normands (Orne, Vire) montre que les arbres situés à l'amont de deux ouvrages de moulins effacés en 1997 ont connu une baisse significative de croissance, en particulier les aulnes. Pour les chercheurs, les écosystèmes aquatiques, les écosystèmes riverains, le bâti historique et les pratiques sociales doivent être davantage intégrés dans la programmation multidisciplinaire de la restauration de continuité écologique. "Les résultats de cette étude illustrent en partie la complexité des enjeux politiques et opérationnels qui s’articulent autour de la stratégie de restauration de la continuité écologiques des cours d’eau par suppression des ouvrages de type seuils ou petits barrages. En effet, cette stratégie soulève la question de notre capacité à combiner les effets de telles opérations sur des plans multiples, relevant des dimensions écologistes et socio-culturelles."
Depoilly D et Dufour S (2015), Influence de la suppression des petits barrages sur la végétation riveraine des cours d'eau du nord-ouest de la France, Norois, 237, 51-64

Par ailleurs, de très nombreux travaux scientifiques montrent que les plans d'eau hébergent de la biodiversité et rendent des services écosystémiques. Vous pouvez lire et surtout diffuser ce dossier de 100 références scientifiques produit par la coordination Eaux & rivières humaines. La négation des nouveaux écosystèmes créés au fil de l'histoire par les sociétés humaines relève souvent d'une vision intégriste de la "nature sauvage" comme seule référence possible de la réflexion écologique. Ces vues radicales et marginales n'a pas vocation à devenir la doctrine d'intérêt général de nos politiques publiques.

Les ouvrages du Serein et la sécheresse

A l'occasion de notre assemblée générale, un riverain nous a fait parvenir des photographies de son suivi du Serein médian lors de la sécheresse 2019. La rivière a subi des assecs et les dernières zones offrant encore une certaine hauteur de lame d'eau en sortie d'étiage étaient par endroit les retenues ou biefs de moulin. Les chercheurs nous disent que les sécheresses d'intensité aujourd'hui exceptionnelle risquent de devenir la norme sur certains territoires d'ici 2050. Dans l'ensemble des chantiers de continuité écologique à venir, les gestionnaires publics doivent désormais garantir que les solutions proposées ne diminueront pas la ressource en eau disponible sur les sites, que ce soit le volume d'eau des retenues, les milieux des annexes hydrauliques que forment les biefs, les échanges avec les sols et les aquifères, la capacité à retenir et diffuser l'eau dans les périodes où elle est en excès, notamment comme en ce moment où nous revenons dans la période des crues d'hiver et de printemps. La loi ordonne la protection de cette ressource en eau tant pour les espèces qui y vivent que pour les usages et agréments humains qui en dépendent. Cette loi devra être respectée. Faire des rivières des tuyaux où tout s'écoule plus vite (notamment les pollutions si mal traitées) n'est plus un choix adapté aux enjeux écologiques. 

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Le moulin, le castor et l'assec

Inutiles, les moulins lors des sécheresses? Patrice Cadet (association de sauvegarde des moulins de la Loire) nous a envoyé un témoignage depuis sa rivière, la Teyssonne entre la source et la confluence avec le Briquet. En cette zone amont, la rivière se divise en deux parties : une partie sur le flanc des monts de la Madeleine et une partie en plaine, sur les communes de Changy et St Forgeux Lespinasse, soumise aux assecs. Au  niveau du moulin de Lespinasse, les écoulements ont cessé à partir du 29 juin, pour ne revenir que le 3 octobre. Mais l'eau n'y baisse que très lentement dans deux endroits : la retenue de la chaussée du moulin... et celle du barrage du castor à 500 m de là. Ces deux zones ont ainsi servi de refuges au vivant aquatique de la Teyssonne amont. Les vertus des petits barrages (de castors comme d'humains), parfois soulignés dans la littérature scientifique, trouvent ici une claire illustration. Par rapport au castor, ce moulin a aussi l'avantage de produire en autoconsommation de l’énergie pour trois logements, correspondant à une économie de 8 tonnes de CO2... Voici quelques photos de cette rivière et de ses ouvrages lors de cette sécheresse 2019, © Patrice Cadet.

Barrage de castor : il reste de l'eau.

Rivière : à sec.

Chaussée de moulin : il reste de l'eau.

A lire en complément :

Les barrages de moulins, comparables aux barrages de castors (Hart et al 2002)