Sécheresse : ce que près de trente ans de recherche nous apprennent

Été le plus chaud jamais mesuré, rivières au plus bas depuis 1976, nappes pourtant jugées satisfaisantes : l’année hydrologique achevée le 30 septembre confirme un basculement observé depuis vingt ans. Sous nos pieds, la géologie et l’âge de l’eau expliquent pourquoi certains territoires luxembourgeois résistent mieux. Entretien avec Laurent Pfister, Hydrologue responsable de l’unité Environmental Sensing and Modelling au LIST.

Des extrêmes devenus la norme

Lorsque Laurent Pfister commence à travailler en hydrologie au LIST, il y a trente ans, tout le monde parle d’inondations. « Il n’y avait pas de problème de sécheresse », se souvient-il. Hydrologue de formation, il rappelle que sa discipline s’intéresse à tous les extrêmes de l’eau. Depuis, le changement climatique a élargi le spectre : trop chaud, trop sec, trop d’eau…

Le bilan de l’année hydrologique écoulée s’inscrit dans cette continuité : il confirme ce que le chercheur observe depuis une quinzaine, voire une vingtaine d’années. La quantité de pluie annuelle ne change guère, mais sa répartition, elle, se transforme. « Avant, on avait une répartition assez homogène de la pluie sur toute l’année. Maintenant, il pleut souvent beaucoup en hiver, ce qui peut générer des inondations, et dès le printemps, les périodes sèches sont de plus en plus prononcées et de plus en plus longues. » Toutes proportions gardées, le pays glisse vers des conditions hydrologiques à caractère méditerranéen : grandes sécheresses, fortes vagues de chaleur, épisodes pluvieux très intenses en été. « Avant, c’était exceptionnel. Maintenant, ça devient la norme ».

Mais pourquoi arrêter les compteurs au 1er octobre ? Parce que la végétation se met alors « au repos » et cesse de pomper l’eau. Les sols et les aquifères, ces roches perméables sous nos pieds, recommencent à se remplir. « C’est un peu le point zéro », résume Laurent Pfister. Une convention valable pour les climats tempérés comme le nôtre.

Ce que révèlent les rivières à sec

Les débits atteints cet été rejoignent ceux de 2022 et de 1976. Pour les milieux aquatiques, la mécanique est implacable. Moins d’eau signifie un écoulement plus lent, donc moins de brassage et moins d’oxygène pour les poissons et les insectes. Une profondeur réduite laisse l’eau se réchauffer plus vite. « Ces êtres vivants finissent par atteindre un point de rupture », explique le chercheur. S’y ajoutent deux effets moins visibles : la part des eaux traitées rejetées par les stations d’épuration augmente par rapport aux eaux naturelles, et la capacité de dilution des polluants diminue, ce qui fait grimper leurs concentrations.

Tout se joue sous nos pieds

Comment expliquer, dès lors, que les nappes du Grès de Luxembourg aient traversé cet été sans dommage apparent ? « Tout se joue sous nos pieds, en fonction du type de roche en place. » Le grès est une roche formée de grains de sable cimentés par une matière minérale, par exemple du calcaire. L’eau peut circuler dans ses pores et fractures lorsqu’ils sont connectés. Quand il pleut, l’eau percole à travers le sol jusque dans la roche et y séjourne un certain temps. Ce temps, c’est l’âge de l’eau, soit la durée qui sépare le moment où une goutte de pluie touche le sol de celui où elle ressort au niveau d’une source ou dans un cours d’eau. Un laboratoire du LIST est dédié à sa mesure. « Et ce temps de résidence peut prendre des mois, des années, des décennies, voire beaucoup plus encore ».

Un hiver suffisamment pluvieux a permis de remplir ces réserves, qui se sont ensuite vidées progressivement au fil de l’été. Les cours d’eau qui traversent le grès ont donc continué d’être alimentés par ses sources. À la fin d’une saison sèche, l’eau qui y coule est d’ailleurs ancienne, tombée il y a des années, parfois des décennies. Autour de Luxembourg-Ville, certaines sources livrent une eau âgée de plusieurs décennies. C’est d’ailleurs grâce aux recherches du LIST que l’on sait aujourd’hui que LODYSS, l’eau minérale de la Brasserie Nationale (Bofferding), date de l’ère glaciaire : elle a environ 34 000 ans !

Ailleurs, le sous-sol est fait de marnes, qui stockent très peu d’eau en hiver. Là, les cours d’eau étaient complètement à sec. Sur vingt ans, le nombre de journées de déficit d’écoulement y augmente de manière presque constante ; il a doublé, voire triplé selon les bassins, tandis que les rivières nourries par le grès puisent dans leurs réserves et résistent mieux pour l’instant. « C’est la géologie qui explique ces différences », conclut le chercheur.

Et si l’hiver à venir était anormalement sec ? « Il est évident qu’on aurait un scénario encore plus extrême que cette année ». Les rivières sur marnes tomberaient courraient le risque de tomber à sec à grande échelle ; celles du grès résisteraient un temps, mais monteraient bien un fléchissement de leurs débits passé un certain seuil. À la mi-octobre, les sols devraient déjà commencer à se recharger, et il a peu plu. Or, pour que l’eau rejoigne les nappes, il faut une connectivité entre la surface et les couches situées plusieurs dizaines de mètres plus bas. « Si en novembre ou décembre il devait pleuvoir beaucoup mais que les couches en dessous sont sèches, cette eau va avoir tendance à ruisseler en surface. On pourrait même observer des inondations, mais on n’aura pas rempli les réserves ».

Une même sécheresse, des territoires inégaux

La pluie manque partout de la même manière, mais ses effets varient d’un territoire à l’autre. En juillet, certaines communes du sud sont passées en phase orange quand d’autres ont pu s’en dispenser. Pour le chercheur, l’explication tient à l’origine de l’eau distribuée. Une commune qui dispose de ses propres sources dans le grès bénéficie des réserves souterraines ; une autre, dont le sous-sol ou les captages ne le permettent pas, s’appuie davantage sur l’eau du barrage d’Esch-sur-Sûre, qui s’achète, quand celle des sources ne coûte que l’entretien des captages et des conduites. Luxembourg-Ville tire ainsi, selon les années, de 50 pour cent à deux tiers de son eau potable de ses sources. La même sécheresse pèse donc très différemment selon le sous-sol et le mode d’alimentation de chaque territoire.

Par ailleurs, la qualité de ces sources dépend surtout de ce qui se passe au-dessus d’elles. Luxembourg-Ville a engagé de longue date un dialogue avec les agriculteurs des plateaux, et le LIST en suit les effets depuis près de vingt ans. Les concentrations ont diminué de manière presque continue, mais avec un certain décalage, le temps que l’eau et ses contaminants, dont le temps de résidence atteint plusieurs décennies, traversent le sous-sol. 

Des clés de lecture importantes

Où s’arrête alors le rôle du scientifique ? « Nous donnons des clés de lecture et la référence scientifique », répond Laurent Pfister. L’âge de l’eau en est une. Lorsqu’un aquifère affiche un âge moyen de cinquante ans, toute contamination y persistera au moins aussi longtemps. Un bourgmestre saisi d’un projet industriel dispose ainsi d’un argument concret pour conditionner son accord à des contrôles stricts. La même logique vaut pour la quantité : dans un climat où les nappes ne se remplissent plus aussi régulièrement qu’autrefois, prélever trop d’eau revient à prendre le risque d’en manquer, puis de devoir l’acheter ailleurs. Dans les deux cas, la mesure éclaire la décision sans la dicter. « On calcule des scénarios et leurs conséquences sur nos ressources en eau. Mais après, c’est au gestionnaire de trancher. »

Reste un défi majeur : les chercheurs sont souvent sollicités lors d’une crue catastrophique ou d’une sécheresse exceptionnelle, alors que pour comprendre, quantifier et anticiper ces phénomènes, il est indispensable de disposer de longues séries de données, collectées bien avant la survenue de ces événements. C’est précisément dans cette optique que le LIST mène depuis près de trente ans des travaux de surveillance environnementale, mobilisant aujourd’hui une équipe de recherche d’environ 90 personnes. Le prochain défi consiste à remonter encore plus loin dans le temps.  La plus ancienne mesure météorologique du pays date de 1837, à Luxembourg-Ville. « Dans l’histoire du climat, ce n’est rien. » Les cernes des arbres et les coquilles des moules perlières, dont certaines vivent plus de 200 ans, enregistrent année après année l’état des cours d’eau. En lisant ces archives naturelles, le LIST espère reconstituer l’histoire de l’eau sur plusieurs siècles et rendre ses projections plus robustes. « C’est notre défi pour les dix à quinze prochaines années ».

Au-delà de ce travail essentiel d’observation et de compréhension de notre environnement, le LIST développe également des solutions concrètes pour s’adapter au changement climatique. Face à la hausse des températures mise en évidence par les données scientifiques, ses recherches portent notamment sur des systèmes de climatisation plus économes en énergie, mais aussi sur des solutions fondées sur la nature, comme la végétalisation des villes et la création de corridors verts pour atténuer les îlots de chaleur urbains.