Le climat de la Terre

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Le cycle de l'eau

Les mers et les océans, les eaux continentales superficielles et souterraines, l’atmosphère et la biosphère sont les quatre réservoirs d’eau de l’hydrosphère. L’échange d’eau entre ces quatre compartiments est permanent, c’est le cycle externe de l’eau. Le moteur en est le soleil dont l’énergie thermique rayonnée active et maintient constamment les masses d’eau en mouvement.
L’eau se trouve sous ses trois différentes formes dans le cycle de l’eau :
- l’eau liquide (état liquide) dans les fleuves, les océans et les nuages ;
- la vapeur d’eau (état gazeux) dans l’atmosphère;
- la glace (état solide) dans les calottes polaires, les glaciers et la banquise.
La quantité d’eau présente sur Terre, la même depuis plusieurs milliards d’années, soit environ 1400 milliards de km³, se transforme en occupant différents états physiques et se déplace en permanence.
La circulation de l’eau se déroule en plusieurs étapes :
1. L’évapotranspiration : l’eau s’évapore de la surface des océans, mais aussi des continents, avec l’évaporation des sols et la transpiration de la végétation, passant ainsi de l’état liquide à l’état gazeux ;
2. La condensation : l’eau évaporée se condense, passant inversement de l’état gazeux à l’état liquide, dans l’atmosphère, pour former les nuages ;
3. Les précipitations : l’eau des nuages retombe sur la surface terrestre sous forme de gouttes de pluie ou de flocons de neige, en fonction de la température de l’air ;
4. L’infiltration et le ruissellement : l’eau précipitée s’infiltre directement dans le sous-sol, jusqu’aux nappes souterraines, ou bien ruisselle dans les rivières et les fleuves, jusqu’aux océans.
Le long voyage de l’eau recommence alors avec l’évapotranspiration, etc.
En moyenne sur l’année et sur l’ensemble des continents, 65% des précipitations qui arrivent au sol s’évaporent et les 35% restants ruissellent et s’infiltrent.
Durant ce cycle continu, l’eau reste stockée dans certains « réservoirs ». Ainsi elle ne reste qu’une ou deux semaines dans l’atmosphère et les cours d’eau, quelques milliers d’années dans les océans et les glaciers et peut être stockée jusqu’à plus d’un million d’années dans les calottes polaires, comme c’est le cas en Antarctique.
Le cycle de l’eau participe au transfert de chaleur entre la surface de la terre et l’atmosphère. En effet, lors de l’évaporation, le passage de l’état liquide où les molécules d’eau sont liées entre elles, à l’état de gaz où les molécules d’eau sont indépendantes les unes des autres, nécessite un apport d’énergie pour casser les liaisons qui maintiennent les molécules entre elles dans la phase liquide. Cette énergie nécessaire est prise là où l’eau liquide s’évapore : c’est pourquoi l’évaporation de la surface (océans, sols et végétation) entraîne un refroidissement de cette surface. Inversement, lorsque la vapeur d’eau se condense dans l’atmosphère, la même quantité d’énergie est restituée à l’air ambiant.
L’évaporation–condensation conduit ainsi à un transfert de chaleur depuis la surface de la planète vers l’atmosphère. L’air réchauffé va ensuite être transporté par la circulation atmosphérique.