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...des flux échangés entre eux et de leurs temps moyens de résidence?

Bernard Pouyaud - Mars 2013

Tableau des stocks entre lesquels s’organisent les flux annuels du «cycle de l’eau»  

Nature des réservoirs Stock (km3) % du total Epaisseur moyenne (m) Flux (km3/an) Lame d'eau équivalente (mm)

Temps de résidence 
(ans ou jours)

Océans (360,7.106 km2) 1 340 000 000 96,85 3 715 - 40 000 - 111 3 230 anstd>
Evaporation       - 413 000 - 1145  
Précipitation       373 000 1 034  
             
Atmosphère (510,1.106 km2) 12 700 0,00092 0,025 486 000 953 9,5 jours
             
Continents (149,4.106 km2) 43 600 000 3,15 292 40 000 267 (1 100 ans)
Evaporation       73 000 - 489  
Précipitation       113 000 756  
Cryosphère 28 200 000 2,04 189 3 880 26 (5 800 ans)
Antarctique 25 000 000 1,81 167 2 600 17 10 000 ans
Groenland 3 000 000 0,22 20 600 4 5 000 ans
Glacier de montagne 150 000 0,011 1 680 5 200 ans
Permafrost 22 000 0,02        
Eaux souterraines 15 000 000 1,08  100 10 000   67 1 500 ans 
Lacs 176 000 0,0127  1 51 024 39 30 ans 
Eau douce 91 000 0,0066        
Eau saumâtre 85 000 0,0061        
Humidité des sols 122 000 0,0088  1 70 000   469 1,7 ans 
Mers intérieures 105 000 0,0076  1 ns   ns
Fleuves et rivières 1 700 0,00012  >1 36 800  246 17 jours 
Ruissellement       26 450  177   
Ecoulement de base       10 350  69  
Eau biologique 1 100  0,00008        En heures 
TOTAL 1 384 000 000 100    

 

Les stocks, exprimés en kmsont les volumes d'eau contenus par chaque réservoir de la planète.

Ils correspondent, pour chacun des compartiments du cycle de l’Eau, aux volumes d’eau immobilisés à un instant donné. Certains, comme le volume des océans, de l’atmosphère ou des lacs et mers intérieures, ou de la vapeur d’eau atmosphérique, sont relativement bien connus. Les autres, comme les volumes des eaux souterraines, l’humidité des sols, ou encore ceux des glaciers continentaux le sont bien moins.  

L'épaisseur moyenne d'un stock, exprimée généralement en m, résulte de la division du volume d’un stock par la superficie de sa distribution potentielle (surface de l’océan, surface couverte par l’atmosphère, surface des continents).
Cette épaisseur moyenne, explicite lorsqu’il s’agit de l’océan (surface d'environ 360 106 km2, il s’agit alors de la profondeur moyenne de l’océan), peut être beaucoup plus subjective lorsqu’il s’agit par exemple des stocks d’eau continentaux, où elle est obtenue en divisant la valeur du stock par la surface des continents (environ 149 106 km2).
L'épaisseur moyenne de l'océan est de 3 715 m à rapporter à la surface indiquée

Les flux annuels exprimés en km3 correspondent à la variation annuelle de chacun des stocks, c'est à dire aux transferts d’eau annuels entre les différents réservoirs de la planète.

La lame d’eau équivalente exprimée généralement en mm par an se déduit du flux, obtenue en divisant la valeur du flux par la surface du réservoir qui lui correspond. Par exemple, la lame d’eau correspondant au flux annuel d’évaporation de l’océan s’obtiendra en divisant le flux (413 000 km3) par la surface de l’océan, soit environ 1 150 mm. Cette unité est équivalente à celle de la pluviométrie utilisée en météorologie.  

Le temps de résidence en années, jours ou heures est obtenu par la division d’un stock par le flux qui assure son renouvellement. Chaque molécule d’eau de l’hydrosphère ne participe pas en permanence aux différents flux entre réservoirs, puisqu’elle reste un certain temps dans chacun d’entre eux. La durée moyenne durant laquelle chaque molécule demeure dans un réservoir donné est appelée temps de résidence moyen.

Le schéma ci-dessous montre le parcours entre les grands réservoirs d'eau liquide, solide ou de vapeur d'eau : océans, atmosphère, eau de surface, eaux souterraines et glaciers.


  • Les chiffres sont à prendre davantage comme des ordres de grandeur moyens. Ils varient d’une publication à l’autre selon l’origine plus ou moins récente et exhaustive des données utilisées. Ce sont donc des «estimations» collationnées de manière à «boucler» le bilan hydrologique. L’objectif d’un tel tableau est de fournir une estimation globale des grandes masses d’eau et de leurs interrelations à diverses échelles de temps.
     

  • Les volumes d’eau des réservoirs sont en perpétuelle interaction, par évaporation, sublimation, condensation, fonte, ruissellement, infiltration, etc. La vapeur d’eau est plus légère que l’air sec, et a donc tendance à s’élever dans l’atmosphère, puis à se condenser et précipiter sous forme de pluie ou de neige.
     

  • Sur la planète, les réservoirs d’eau douce représentent à peine 3% des volumes totaux de l’hydrosphère. Ils ne sont de plus pas tous utilisables (glaciers, Antarctique, etc.). le volume des eaux douces directement utilisables ne représentent donc que quelques millions de m3, dont la plus grande partie est constituée d’eaux souterraines exploitables.
     

  • Il s’évapore chaque année en moyenne plus d’eau douce sur les océans qu’il ne s’en précipite. Cet excédent, transféré sur les continents, y précipite.