Chapitre 6

Évolution de la disponibilité de l’eau douce à l’échelle du Canada

Ce chapitre évalue l’évolution passée et future liée au climat de l’écoulement de surface (écoulement fluvial), des niveaux d’eau de surface (lacs et terres humides), de l’humidité du sol et de la sécheresse, et des eaux souterraines au Canada.

Citation recommandée

Bonsal, B.R., D.L. Peters, F. Seglenieks, A. Rivera et A. Berg. « Évolution de la disponibilité de l’eau douce au Canada », chapitre 6 dans Rapport sur le climat changeant du Canada, E. Bush et D.S. Lemmen (éd.), gouvernement du Canada, Ottawa, Ontario, 2019, p. 262-342.

Auteurs

  • Barrie R. Bonsal (Environnement et Changement climatique Canada)
  • Daniel L. Peters (Environnement et Changement climatique Canada)
  • Frank Seglenieks (Environnement et Changement climatique Canada)
  • Alfonso Rivera (Ressources naturelles Canada)
  • Aaron Berg (University of Guelph)
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Messages clés du chapitre

ÉCOULEMENT DE SURFACE : ÉCOULEMENT FLUVIAL

Le moment de pointe saisonnier de l’écoulement fluvial a changé en raison du réchauffement des températures. Au cours des dernières décennies au Canada, la pointe printanière de l’écoulement fluvial après la fonte des neiges s’est produit plus tôt, avec des écoulements plus élevés en hiver et au début du printemps (degré de confiance élevé1). Dans certaines régions, on a observé une réduction des écoulements estivaux (degré de confiance moyen). Ces changements saisonniers devraient continuer, avec des décalages correspondants de régimes dominés par la fonte des neiges vers des régimes dominés par les pluies (degré de confiance élevé).

 Il n’y a pas eu de tendance cohérente des quantités annuelles d’écoulement fluvial dans l’ensemble du Canada. À l’avenir, les écoulements annuels devraient augmenter dans la plupart des bassins nordiques, mais diminuer dans les régions continentales intérieures du Sud (degré de confiance moyen).

Les inondations liées aux écoulements fluviaux résultent de nombreux facteurs et, au Canada, ceux-ci se composent principalement des précipitations excédentaires, de la fonte des neiges, des embâcles, des événements de pluie sur neige ou d’une combinaison de ces facteurs. Il n’y a pas eu de tendance spatiale cohérente de ces facteurs causant des inondations ou des événements d’inondation dans l’ensemble du pays. On s’attend à ce que les augmentations prévues des précipitations extrêmes augmentent le potentiel d’inondation urbaine future (degré de confiance élevé). Les températures plus élevées prévues entraîneront un changement vers les inondations précoces associées à la fonte des neiges printanières, aux embâcles et aux événements de pluie sur neige (degré de confiance moyen). Il reste à déterminer la manière dont les températures plus élevées et les réductions du manteau neigeux se combineront pour influer sur la fréquence et l’ampleur des inondations futures liées à la fonte des neiges.

NIVEAUX D’EAU DE SURFACE : LACS ET TERRES HUMIDES

Dans les régions du Canada où il y a suffisamment de données, il n’y a aucune indication de changements à long terme aux niveaux des lacs et des terres humides. Les niveaux futurs peuvent diminuer dans le Sud du Canada, où l’évaporation accrue peut dépasser les précipitations accrues (degré de confiance faible). Le réchauffement et le dégel du pergélisol prévus pourraient entraîner des changements futurs, y compris le drainage rapide, dans de nombreux lacs du Nord canadien (degré de confiance moyen).

HUMIDITÉ DU SOL ET SÉCHERESSE

Des sécheresses périodiques ont eu lieu dans une grande partie du Canada, mais aucun changement à long terme n’est évident. Les sécheresses futures et les déficits d’humidité du sol devraient être plus fréquents et intenses dans le sud des Prairies canadiennes et l’intérieur de la Colombie-Britannique pendant l’été, et plus importants à la fin du siècle selon un scénario d’émissions élevées (degré de confiance moyen).

EAU SOUTERRAINE

La complexité des systèmes d’eau souterraine et le manque d’information rendent difficile l’évaluation de l’évolution des niveaux des eaux souterraines depuis que les données sont recueillies. On s’attend à ce que les changements prévus à la température et aux précipitations influencent les niveaux d’eau souterraine futurs. Cependant, l’ampleur et même la direction du changement ne sont pas claires. La recharge printanière des aquifères dans la majeure partie du pays devrait se produire plus tôt à l’avenir, en raison de la fonte précoce des neiges (degré de confiance moyen).

 

Résumé

La disponibilité de l’eau douce au Canada est influencée par une multitude de facteurs : certains naturels et d’autres découlant de l’activité humaine. Les changements relatifs à la température et aux précipitations ont une forte influence, directement et indirectement, par l’évolution de la neige, de la glace et du pergélisol. Les perturbations du cycle de l’eau par les humains (barrages, déviations et prélèvements) rendent difficile le discernement des changements liés au climat. Les mesures directes des indicateurs de disponibilité de l’eau douce sont incohérentes dans l’ensemble du pays et, dans certains cas, trop rares pour évaluer les changements passés. En outre, les changements futurs sont déterminés à partir d’une multitude de modèles hydrologiques, à l’aide des résultats de nombreux modèles climatiques présentant différents scénarios d’émissions. Ces facteurs rendent difficile la réalisation d’une évaluation pancanadienne de la disponibilité de l’eau douce, et encore plus difficile de déterminer si les changements passés peuvent être attribués aux changements climatiques anthropiques. Le présent chapitre tient compte des études nationales et régionales, ainsi que des renseignements sur les changements de température et de précipitations du chapitre 4 et des changements à la cryosphère du chapitre 5, pour évaluer l’évolution de la disponibilité de l’eau douce au Canada.

Les changements antérieurs au caractère saisonnier des écoulements fluviaux ont été caractérisés par des crues printanières précoces (augmentation de l’écoulement résultant de la fonte des neiges et de la glace au printemps) en raison des écoulements de pointe précoce de la fonte des neiges printanières, de l’écoulement plus élevé à l’hiver et au début du printemps et, pour de nombreuses régions, de la réduction des écoulements d’été. Ces changements sont en accord avec le réchauffement observé et les changements liés à la neige et à la glace. Au cours des 30 à 100 dernières années, l’ampleur des écoulements fluviaux annuels, les niveaux d’eau de surface, la teneur en humidité du sol et les sécheresses et les aquifères peu profondes ont, pour la plupart, été variables, sans tendance claire à l’augmentation ou à la baisse. Cette variabilité correspond aux variations observées d’une année à l’autre et au cours de plusieurs années dans les précipitations, qui sont en partie influencées par la variabilité naturelle à grande échelle du climat (voir le chapitre 2, encadré 2.5). Toutefois, pour de nombreux indicateurs, il y a un manque de données probantes (en particulier dans les régions nordiques du pays) pour évaluer les changements passés dans l’ensemble du Canada à la disponibilité de l’eau douce.

On s’attend à ce que le réchauffement continu, et les réductions dans le manteau neigeux et les glaciers de montagne, et le dégel accéléré du pergélisol qui l’accompagnent continuent de produire des changements dans le caractère saisonnier des écoulements fluviaux. Cela comprend l’augmentation des écoulements hivernaux, des premières crues printanières encore plus précoces et la réduction des écoulements estivaux, ainsi que des décalages correspondants de régimes davantage dominés par la fonte des neiges vers des régimes dominés par les pluies. Les écoulements fluviaux annuels devraient augmenter dans certaines régions (principalement dans les régions nordiques), mais perdre de l’ampleur dans d’autres (régions de l’intérieur du Sud). La fonte du pergélisol pourrait entraîner des changements futurs, y compris un drainage rapide, dans de nombreux lacs du Nord canadien. La fréquence et l’intensité des inondations future entraînée par les écoulements fluviaux sont incertaines en raison de la complexité des facteurs en cause. Nous nous attendons à ce que l’augmentation des prévisions de précipitations extrêmes augmente les probabilités d’inondations urbaines à l’avenir. Toutefois, nous ne pouvons pas prévoir avec certitude l’incidence de la combinaison de l’augmentation des températures et de la réduction de la couverture de neige sur la fréquence et l’ampleur des inondations causées par la fonte des neiges. Les niveaux inférieurs d’eau de surface des lacs et des terres humides sont attendus, en particulier vers la fin de ce siècle, selon des scénarios d’émissions plus élevées (voir le chapitre 3, section 3.2), en raison de températures plus élevées et d’une évaporation accrue. Toutefois, l’ampleur de ces diminutions dépendra de la mesure dans laquelle les augmentations futures des précipitations contrebalancent l’évaporation accrue.

L’augmentation future des sécheresses et des baisses de l’humidité des sols de surface sont prévues à l’été dans le Sud des Prairies et l’intérieur de la Colombie-Britannique, où les déficits d’humidité découlant de l’évapotranspiration devraient être plus importants que les augmentations de précipitation. Ces changements devraient être plus importants vers la fin de ce siècle dans des scénarios d’émissions plus élevées. Cependant, il y a une incertitude considérable quant à leur ampleur. Les systèmes d’eau souterraine sont complexes et, bien qu’on s’attende à ce que les changements de température et de précipitation influencent les niveaux futurs, l’ampleur et même la direction du changement ne sont pas claires. Toutefois, à l’avenir, la recharge printanière des nappes phréatiques dans la majeure partie du pays devrait se produire plus tôt, à la suite d’une fonte des neiges précoce.

Ces changements prévus découlant du réchauffement climatique anthropique influeront directement sur le volume et le rythme des approvisionnements en eau douce futurs, et ils peuvent être exacerbés par des altérations de la gestion humaine des systèmes d’eau douce. Les effets devraient être plus importants vers la fin de ce siècle dans des scénarios d’émissions plus élevées, compte tenu des changements climatiques plus importants qui y sont associés. Les effets dans les régions qui s’appuient actuellement sur la fonte des neiges et de la glace comme sources d’eau douce, ainsi que les zones intérieures continentales, où l’évapotranspiration accrue causée par les températures plus chaudes pourrait réduire les approvisionnements en eau futurs, sont particulièrement inquiétants. Toutefois, les approvisionnements en eau douce dans toutes les régions du Canada devraient être touchés d’une façon ou d’une autre. On prévoit également que les phénomènes extrêmes liés à l’eau, tels que les sécheresses et les inondations, vont intensifier ces effets.

6.1

Introduction

Le Canada possède de vastes quantités d’eau douce, sous forme de lacs, de rivières, de terres humides, de nappes phréatiques contenant des réserves d’eau souterraine, ainsi que d’eaux entreposées dans les accumulations de neige, les glaciers et le sol. Il y a plus de 8 500 rivières et plus de 2 millions de lacs couvrant près de 9 % du Canada (Monk et Baird, 2011140), tandis que les terres humides occupent environ 16 % de la masse continentale du pays (Groupe de travail national sur les terres humides, 1988150, 1997151). Cette eau douce est fondamentale pour l’environnement (p. ex. les écosystèmes aquatiques) et pour de nombreuses activités sociales et économiques, y compris l’agriculture, l’industrie, la production d’hydroélectricité, l’approvisionnement en eau potable et les loisirs.

La disponibilité de l’eau douce est principalement régie par les processus et les interactions dans le cycle de l’eau (voir la figure 6.1). L’eau de pluie ou de fonte des neiges peut s’écouler à la surface vers les lacs et les ruisseaux, mais l’écoulement de surface direct est rare dans de nombreuses zones naturelles, comme les forêts. Une grande partie de la précipitation s’infiltre plutôt dans le sol, s’accumule à la surface comme neige, ou remplit les masses d’eau de surface, où elle finit par s’infiltrer dans le sol ou s’évaporer. Une partie de l’eau infiltrée reste dans un sol peu profond, où elle est reprise par la végétation et remonte à l’atmosphère. L’eau du sol peut s’écouler rapidement vers les ruisseaux et les lacs par des sous-sols très perméables ou s’infiltrer pour recharger les nappes phréatiques plus profondes. Cette eau plus profonde coule vers les ruisseaux beaucoup plus lentement, sur des périodes allant de jours à des milliers d’années, selon la perméabilité des formations géologiques. La gestion humaine de l’eau – y compris les barrages, les réservoirs et les prélèvements d’eau – est également devenue un élément important du cycle de l’eau.

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Le cycle de l’eau, ses composantes, les processus pertinents et les interactions

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Dans le cycle de l’eau, l’eau qui s’évapore des océans est transportée au-dessus de la terre, où elle tombe sous forme de précipitation. Il se déplace alors soit de nouveau vers l’atmosphère à travers l’évapotranspiration, est emmagasinée sous forme de glace ou de neige, ou fait son chemin vers les rivières ou les ruisseaux (via diverses voies) où elle finit par s’écouler vers l’océan.

Source

Met Office du R.-U. (2018).

Dans le cycle de l’eau, la quantité et le rythme de l’eau douce sont influencés par plusieurs facteurs naturels, y compris la taille du bassin versant; la forme de relief; les caractéristiques d’emmagasinage (à la surface et dans le sol souterrain); le type, le taux et la quantité de précipitation; la présence de glace; la quantité de végétation; les propriétés du sol (y compris le pergélisol); et l’évaporation. Chacun de ces éléments agit sur une variété d’échelles dans le temps et l’espace. Cette complexité est particulièrement importante au Canada, avec sa grande masse terrestre, son climat et ses écorégions diversifiées et sa géologie variée. En outre, une grande partie de l’eau de surface est actuellement gérée par les humains (en particulier dans les régions du Sud plus densément peuplées), ce qui rend difficile la séparation des effets du climat de ceux de la gestion.

La surveillance des eaux douces varie d’un bout à l’autre du Canada, avec une surveillance spatialement dense à de nombreux endroits dans certaines régions, mais un manque de surveillance dans d’autres régions, surtout dans une grande partie du Nord du Canada. La plupart des recherches sur la disponibilité passée et future de l’eau douce se font sur de grands bassins hydrographiques individuels ou des régions géographiques précisées, et les changements sont évalués sur différentes périodes, selon la disponibilité des données, avec peu d’évaluations pancanadiennes. Les études sur les changements futurs font appel à de nombreux modèles hydrologiques fondés sur les résultats de modèles climatiques globaux (MCG) et des modèles climatiques régionaux (MCR) (voir le chapitre 3, section 3.3). Par conséquent, il est difficile d’évaluer les changements passés et futurs de la disponibilité de l’eau douce dans un contexte pancanadien. Cependant, l’eau douce est fortement influencée par la température de surface et les précipitations (voir le chapitre 4) ainsi que la cryosphère (neige, glaciers, glace d’eau douce et pergélisol) (voir le chapitre 5), et il existe des renseignements considérables sur les changements passés et futurs de ces variables dans la majeure partie du Canada. Dans une grande partie du pays, la proportion de précipitations totales tombant sous forme de neige diminue, l’étendue et la durée de la couverture de neige diminuent, les glaciers reculent, le pergélisol dégèle, la température de l’air et l’évapotranspiration augmentent, et les précipitations augmentent. On prévoit que ces tendances se poursuivront et qu’elles influeront sur la quantité et rythme de la disponibilité de l’eau douce.

Dans le présent chapitre, la disponibilité de l’eau douce est définie comme l’eau disponible à la surface (ruisseaux, lacs et terres humides), dans le sol et dans les aquifères (eaux souterraines). L’évaluation se concentre principalement sur les plans d’eau non touchés par la gestion humaine, en utilisant l’information des réseaux fédéraux, provinciaux et territoriaux de surveillance. Comme les inondations et les sécheresses sont directement liées à la disponibilité de l’eau douce, les changements passés et futurs dans ces événements sont également évalués (voir le chapitre 6, sections 6.2.4 et 6.4.2). Les effets des changements climatiques sur la qualité de l’eau ne sont pas abordés dans cette évaluation.

6.2

Écoulement de surface : écoulement fluvial

MESSAGE CLÉ #1

Le moment de pointe saisonnier de l’écoulement fluvial a changé en raison du réchauffement des températures. Au cours des dernières décennies au Canada, la pointe printanière de l’écoulement fluvial après la fonte des neiges s’est produit plus tôt, avec des écoulements plus élevés en hiver et au début du printemps (degré de confiance élevé). Dans certaines régions, on a observé une réduction des écoulements estivaux (degré de confiance moyen). Ces changements saisonniers devraient continuer, avec des décalages correspondants de régimes dominés par la fonte des neiges vers des régimes dominés par les pluies (degré de confiance élevé).

MESSAGE CLÉ #2

Il n’y a pas eu de tendance cohérente des quantités annuelles d’écoulement fluvial dans l’ensemble du Canada. À l’avenir, les écoulements annuels devraient augmenter dans la plupart des bassins nordiques, mais diminuer dans les régions continentales intérieures du Sud (degré de confiance moyen).

MESSAGE CLÉ #3

Les inondations liées aux écoulements fluviaux résultent de nombreux facteurs et, au Canada, ceux-ci se composent principalement des précipitations excédentaires, de la fonte des neiges, des embâcles, des événements de pluie sur neige ou d’une combinaison de ces facteurs. Il n’y a pas eu de tendance spatiale cohérente de ces facteurs causant des inondations ou des événements d’inondation dans l’ensemble du pays. On s’attend à ce que les augmentations prévues des précipitations extrêmes augmentent le potentiel d’inondation urbaine future (degré de confiance élevé). Les températures plus élevées prévues entraîneront un changement vers des inondations précoces associées à la fonte des neiges printanières, aux embâcles et aux événements de pluie sur neige (degré de confiance moyen). Il reste à déterminer la manière dont les températures plus élevées et les réductions du manteau neigeux se combineront pour influer sur la fréquence et l’ampleur des inondations futures liées à la fonte des neiges.

Le Canada compte plus de 8 500 rivières et cours d’eau de diverses longueurs (Monk et Baird, 2011140). Plusieurs d’entre eux sont touchés par des altérations humaines, telles que la réglementation des écoulements (barrages, déversoirs et écluses), les prélèvements d’eau et les déviations, souvent associées aux installations hydroélectriques (ACB, 20162). Les études sur les changements antérieurs liés au climat dans les écoulements fluviaux dépendent fortement des données provenant de cours d’eau qui ne sont pas assujettis à ces formes de réglementation humaine (c.-à-d. non réglementées) ou à ceux dont la réglementation est limitée (voir l’encadré 6.1). Dans quelques cas, des études ont tenté de rendre compte de la réglementation en déterminant l’écoulement naturalisé en utilisant divers modèles (Peters et Buttle, 2010159). Les changements futurs de l’écoulement fluvial sont évalués à l’aide de la production climatique (p. ex. précipitation et température) provenant de divers MCG et/ou MCR qui contribuent à un modèle hydrologique. La multitude de modèles climatiques et hydrologiques utilisés dans ces études ajoute une incertitude aux futurs changements dans les écoulements fluviaux (p. ex. Seneviratne et coll., 2012187).