Lorsque les glaciers ont recouvert les montagnes de la Sierra Nevada plusieurs fois au cours du dernier million d’années, les rivières qui descendaient les montagnes sont devenues plus puissantes, creusant des canaux d’un mile de large et de 100 pieds de profondeur dans ce qui est aujourd’hui la vallée centrale de la Californie. Lorsque les glaciers ont reculé, les eaux de fonte à grande vitesse ont dévalé les pentes, emportant avec elles du gravier et des roches décapées. Au fur et à mesure que le débit ralentissait le long de la vallée en contrebas, les galets sont tombés de la colonne d’eau, remplissant les canyons. Ces “vallées paléo” sont longtemps restées inconnues sous le sol, mais elles sont maintenant cartographiées à l’aide de systèmes d’imagerie aéroportés. Leur détection pourrait aider à résoudre un problème moderne : la Californie doit équilibrer les inondations et les sécheresses extrêmes aggravées par le changement climatique en stockant l’eau sous terre.
Les Californiens utilisent depuis longtemps les eaux souterraines comme source d’approvisionnement de secours lorsque les rivières s’épuisent. Mais les eaux de surface et les eaux souterraines sont liées, de sorte que le pompage de ces dernières à partir de puits peut faire baisser encore plus les rivières et les ruisseaux. Les niveaux des eaux souterraines baissent depuis des décennies en raison du pompage excessif et des infrastructures artificielles qui empêchent le remplissage naturel, comme les digues qui empêchent l’eau de s’infiltrer à travers le sol des plaines inondables. Les aquifères épuisés de la vallée centrale ont maintenant trois fois la capacité des quelque 1 400 réservoirs de Californie.
Les gens peuvent aider à restaurer la santé hydrologique en répandant de l’eau à la surface pour percoler sous terre, un processus appelé recharge gérée de l’aquifère. Mais les sols argileux représentent 65 à 80% de la vallée centrale et l’eau s’y déplace lentement. C’est là que les vallées paléo (que les scientifiques appellent également les remplissages de vallées incisées) pourraient être utiles. Parce qu’ils sont remplis de gravier, ils sont plus poreux que les sols argileux et peuvent absorber environ 60 fois plus d’eau.
Lorsque de grosses tempêtes frappent, les Californiens peuvent capter les eaux de crue et les répandre au sommet des plus jeunes vallées paléo, qui se trouvent juste sous la surface. L’eau serait absorbée rapidement et stockée pendant de longues périodes de sécheresse. Cela augmenterait les nappes phréatiques sur une vaste zone, rendant les écoulements de surface plus forts et plus sains, protégeant les poissons dans les cours d’eau, permettant aux gens d’avoir un accès continu aux puits et stoppant l’affaissement – un phénomène qui se produit lorsque la terre s’effondre parce que l’eau en dessous a été retirée. “Ces” voies rapides “géologiques sont l’infrastructure naturelle dont nous avons besoin pour gérer nos ressources en eaux souterraines”, déclare la géophysicienne de l’Université de Stanford Rosemary Knight, auteure principale d’une nouvelle étude publiée mardi dans Lettres de recherche environnementale.
Graham Fogg, professeur émérite d’hydrogéologie à l’Université de Californie à Davis, a d’abord suggéré d’utiliser les paléo vallées pour la recharge gérée des aquifères il y a près de 40 ans. Il a émis l’hypothèse que chacune des douzaines de rivières qui sortent de la Sierra Nevada a des vallées paléo correspondantes. Mais en un quart de siècle de recherches, lui et ses étudiants diplômés n’en ont trouvé que trois, en utilisant une méthode fastidieuse qui analyse des dizaines de milliers d’échantillons de sol provenant de puits. Dans la nouvelle étude, cependant, Fogg, Knight et leurs co-auteurs ont prouvé un moyen plus rapide de trouver ces vallées : piloter un hélicoptère avec un instrument d’imagerie électromagnétique aéroporté (AEM) pour « voir » le sous-sol. Cette technologie distingue les types de sol en fonction de leurs réponses électromagnétiques, apparentées à l’imagerie par résonance magnétique. Les chercheurs ont utilisé AEM pour cartographier l’une des vallées paléo connues que Fogg et l’un de ses étudiants avaient déjà trouvées via les données du sol. “Je pensais qu’il était important de déterminer si AEM détecterait même ces choses”, déclare Fogg. “Selon ces résultats, ce sera le cas.”
L’équipe de Knight a utilisé les données AEM pour créer une carte tridimensionnelle montrant les argiles en bleu et le sable et le gravier en rouge. Ces cartes aideront les chercheurs à identifier les vallées paléo ailleurs, dit-elle. Burke Minsley, un géophysicien de l’US Geological Survey qui n’a pas participé à l’étude, affirme que les données de Knight ajoutent également des détails importants sur la géométrie, la profondeur et la connectivité de la vallée avec d’autres voies d’écoulement souterraines, bien au-delà de ce que les données de diagraphie de puits peuvent fournir.
Depuis que Knight et Fogg ont commencé ces recherches pour rechercher une paléo vallée à l’aide de l’AEM il y a quelques années, le Département des ressources en eau de Californie (DWR) a suivi la recommandation des scientifiques de mener un projet de reconnaissance à l’aide de l’AEM pour cartographier 100 bassins d’eau souterraine épuisés. Les données recueillies jusqu’à présent dans le cadre du projet DWR plus large mais moins détaillé sont toujours en cours de traitement. Mais Katherine Dlubac, chef de projet pour les enquêtes AEM du département, dit que jusqu’à présent, cela “semble prometteur” pour les paléo vallées. “La recharge est vraiment importante ici en Californie”, dit-elle. “C’est une priorité pour nous au DWR… d’aider les habitants à obtenir plus d’informations sur leurs aquifères.” L’État va revenir en arrière et collecter des données plus raffinées, dit Dlubac, un processus qui pourrait commencer dans les six prochains mois.
Parce que les vallées paléo sont inhabituelles dans leur capacité, leur taille et leur accessibilité, Fogg et Knight espèrent que les zones de terre au-dessus d’elles pourront être réservées en tant que zones de recharge dédiées. L’une des raisons pour lesquelles les gens ont épuisé les eaux souterraines est que le sous-sol est devenu une terra incognita. Cela change enfin avec ces cartes 3D qui aident les gens à visualiser ce qui se trouve sous terre, concrétisant la vision de plusieurs décennies de Fogg. C’est « gratifiant », dit-il, « que les gens remarquent et utilisent l’information. »
