Principe

Le cycle de l'eau est le processus selon lequel l'eau se déplace entre différents endroits, tout en changeant de forme et d'état.

On parle de cycle puisque il n'y a aucune perte, la quantité d'eau qui entre dans ce processus reste toujours la même, elle subit juste des modifications d'états.

C'est un cycle biogéochimique.

Cycle biogéochimie : les cycles biogéochimiques concernent le cycle des éléments chimiques nécessaires à la manifestation et au déploiement de la vie. Les éléments chimiques sont stockés dans des réservoirs qui sont :

  • L’atmosphère ;
  • L'hydrosphère et les éléments qui s'y forment ;
  • Les sols et les roches de la lithosphère ;
  • La biosphère.

Le cycle de l'eau se distingue néanmoins des autres cycles biogéochimiques par deux caractéristiques : la molécule d'eau ne subit aucune transformation au cours de son cycle et les êtres-vivants y interviennent très peu.

Ce schéma représente le cycle de l'eau, ses différentes étapes et les grands réservoirs d'eau de la planète. Il est fourni par l'Office International de l'Eau.

L’Office International de l'Eau, abrégé en OIEAU est une association française qui a pour but la protection des ressources en eau de la Terre et qui vient en discussion avec de nombreux acteurs comme les dirigeants d’entreprises, les politiques ou encore les infrastructures publiques afin de veiller à la bonne utilisation de l’eau et au respect des ressources de cette dernière.
Leur mission est axée autour de 6 axes :

  1. Diffuser une information fiable adaptée aux besoins de ses différents partenaires ;
  2. Réunir, analyser et rendre facilement disponible la documentation scientifique, technique, économique et institutionnelle sur les différents domaines de l’eau, assurer une veille technologique permettant d’actualiser en permanence et en temps réel les connaissances, de rendre mieux disponible l’information réglementaire et normative, notamment européenne ;
  3. Contribuer à la formation dans les différents métiers de l’eau et faciliter leur adaptation permanente, d’une part aux nouveaux emplois, fonctions et qualifications induits par le progrès technique et, d’autre part, à la variété des contextes locaux, régionaux ou nationaux ;
  4. Permettre l’expression des priorités de la communauté professionnelle et des usagers sur les thèmes d’études et de recherche, participer à l’animation des programmes d’études de portée générale lancée par les Pouvoirs Publics, valoriser les connaissances et diffuser les résultats auprès des utilisateurs intéressés, réaliser accessoirement des études et expérimentations appliquées, en complémentarité et cohérence, avec les établissements spécialisés de recherche et d’enseignement ;
  5. Collaborer aux programmes pour la gestion et la synthèse de données sur la qualité de l’eau, les pollutions, les ressources aquatiques et la protection des milieux, initiés notamment par l’Institut français de l'environnement et l’Agence européenne pour l'environnement ;
  6. Développer des capacités d’expertise et d’évaluation dans ces domaines.
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Répartition de l'eau à la surface de la terre

L’eau est l’élément le plus répandu sur la planète mais aussi le constituant le plus important des êtres-vivants.
L'Homme est en effet lui-même constitué de 70% d'eau).

97,5% de l'eau présente sur Terre est salée. Elle constitue donc les océans et les mers de notre planète. Au niveau des hémisphères, celui du nord comporte moins d'eau que celui du sud et toutes les étendues salées de ces deux hémisphères représentent 1350 millions de km3. Ils recouvrent donc les deux tiers de la planète.

Le reste de l'eau disponible sur Terre est de l'eau douce. Parmi ces dernières, 2,59% sont immobilisées par les eaux souterraines ou sous forme de glace (eau non directement disponible pour les êtres-vivants). Les 0,1% restants représentent l'eau de surface et l'eau d'humidité du sol, ces dernières étant accessible des être-vivants.

Le plus grand réservoir d'eau douce au monde est le lac Baïkal. Il se situe en Sibérie et représente 1/5 du réservoir mondial avec une profondeur plus de 1600 mètres !

Eau utilisable par l'Homme

Malheureusement, seuls 0,007% de l'eau hydrosphérique sont utilisables par l'Homme.

Ils sont constitués de ces réservoirs :

  • Cours d'eau ;
  • Lacs ;
  • Nappes de sub-surface.

Le reste n'est pas facilement exploitable ou alors demanderait des coûts de forage trop élevés.

Fonctionnement du cycle de l'eau

Le cycle de l’eau est sous la dépendance du Soleil puisque c’est l’énergie solaire qui permet à l’eau d’atteindre l’atmosphère d’où elle pourra retomber sous forme de précipitation.

Le cycle de l’eau est l’un des cycles les plus rapide puisqu’on estime que toute l’eau contenue dans l’atmosphère tombe et se renouvelle en 12 jours.

Le cycle de l’eau résulte de 3 types d’échanges :

  • Précipitations ;
  • Évaporation et Évapotranspiration ;
  • Déplacement de vapeur d’eau (nuages).

Précipitations

On appelle précipitation désignent les éléments qui tombent du ciel dans l'atmosphère. Cela peut-être des solides ou bien des liquides selon les conditions climatiques.

Elles se forment lorsque les gouttelettes d'eau ou cristaux contenus dans les nuages se rapprochent les unes et des autres afin de fusionner. Leur poids étant devenu trop lourd pour rester en suspension dans l'air, la gravité les pousse à tomber au sol.

Différents types de précipitations

Il existe plusieurs formes de précipitations dans notre atmosphère terrestre.

Ici, les impacts de grêlons sur un toit de voiture.

La pluie

C'est un phénomène qui se forme à partir des gouttelettes contenues dans les nuages ou des cristaux de glaces qui ne sont pas assez froids pour rester congelés lors de leur chute.
Il existe plusieurs formes de pluies : la bruine qui est caractérisée quand les gouttes d'eau mesurent moins de 1,5 mm ; la pluie verglaçante qui se forme quand les conditions de pression et température du sol sont inférieures au point de congélation alors que ce n'était pas le cas dans l'atmosphère.

La neige

Les conditions pour l’apparition de neige sont très particulières. De la vapeur se transforme en cristaux de glace et ces derniers doivent s'assembler rapidement pour former des flocons. Ce procédé à lieu à des températures qui permettent d'éviter la fonte du flocon durant sa chute. En moyenne, il neige entre -3°C et 3°C.

La grêle

Elle est représentée par des billes de glace mesurant de 5 à 50 mm même si parfois ces billes, appelées grêlons, peuvent atteindre la taille d'une balle de tennis. Leur vitesse de chute monte jusqu'à 160 km/h, ce qui cause de nombreux dégâts.

Le grésil

Il est composé de grêlons qui sont devenus liquides durant leur chute mais se remettent à geler une fois entrés dans la masse d'air froide inférieure à 0°C. Son cœur reste donc liquide et son enveloppe solide.

Évaporation

L'évaporation est le phénomène selon lequel l'eau présente à la surface de la Terre, que ce soit dans les lacs, les mers, les rivières ou n'importe quel plan d'eau est vaporisée par l'action du soleil. La chaleur de ce dernier évapore l'eau qui subit donc un changement d'état : elle passe de l'état liquide à l'état gazeux. Lors de cette transformation, seule les molécule d'eau partent dans l'air, les impuretés ou le sel contenus dans l'eau restent donc au sol.

Transpiration

Le phénomène de transpiration, aussi appelé évapotranspiration est celui qui découle du rejet de vapeur d'eau dans l'air par les végétaux. En effet, ces derniers puisent des molécules d'eau dans le sol et les rejettent dans l'atmosphère lors de la photosynthèse. On peut aussi englober dans ce processus l'évaporation de l'eau contenu dans les sols.

Environ 10% des précipitations à la surface de la Terre sont dues à la transpiration.

Le déplacement des nuages

C'est le vent qui participe au déplacement des nuages qui contiennent l'eau évaporée qui finira plus tard en précipitations.

Lorsque ces derniers sont devenus trop chargés en molécules d'eau, ils vont les déverser sous la forme des différentes précipitations cités au-dessus.

Ces précipitations vont donc tomber à la surface de la Terre et aller remplir pour la moitié d'entre elles les nappes phréatiques. L'autre moitié s'évaporera par transpiration et retournera aussitôt dans les nuages.

Thermomètre isotopique

En extrayant une carotte glacière dans certaines régions de la Terre, on peut déterminer les ères glaciaires et interglaciaire ainsi que les climats lors de ces périodes. Ceci est possible grâce au thermomètre isotopique.

On est capables aujourd'hui de remonter le temps pour connaître le climat qu'il y avait sur Terre il y a plusieurs milliers d'années voir centaines de milliers d'années. En effet, lorsque de la neige tombe, elle contient en elle des proportions chimiques de certains atomes, en particulier du deutérium ou de l'oxygène 18.

Afin de mesurer ces températures, on extrait des carottes glacières, aux pôles par exemple afin de mesure leur concentration en hydrogène. En fonction de ces concentrations et de la profondeur du forage, on obtient donc une température lors des précipitations ainsi qu'une date de précipitation.

Ces données viennent souvent se faire conforter par d'autres études, notamment l'hydrogéologie ainsi que la paléoclimatologie.

Cette étude permet d'apporter aux scientifiques de nombreuses informations sur les ères glaciaires et interglaciaires qui se succèdent sur notre planète.

Ère glaciaire

Les ères glaciaires sont des périodes en géologie lors desquelles la majorité des continent sont gelés. Il en découle donc une baisse du niveau des mers à cause de la fonte des glaces.

La dernière glaciation remonte à très longtemps, une période qui a duré entre 110 000 à 10 000 ans avant notre ère. Elle s'appelait le Pléistocène.

Ère interglaciaire

L'ère interglaciaire, quand à elle, est cette période entre deux ères glaciaires durant laquelle la planète se réchauffe, ce qui crée une augmentation du nombre de forêts, une température moyenne plus élevée ainsi qu'une augmentation du niveau d'eau des mers et des océans.

Nous vivons actuellement dans une période interglaciaire depuis un peu plus de 11000 ans. Celle-ci s'appelle l'Holocène.

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Clément

Freelancer et pilote, j'espère atteindre la sagesse en partageant le savoir que j'ai acquis lors de mes voyages au volant de ma berline. Curieux scientifique, ma soif de découverte n'a d'égale que la durée de demie-vie du bismuth 209.