À mesure que le monde se réchauffe et que les calottes glaciaires fondent, l’océan continue de monter. La grande région de Boston peut s’attendre à voir entre un et six pieds d’élévation du niveau de la mer d’ici 2100, selon des estimations récentes.
Pour découvrir ce que cette augmentation pourrait signifier pour les réserves d’eau douce, une équipe d’hydrogéologues de l’Université du Massachusetts à Amherst, dirigée par David Boutt, professeur de sciences de la Terre, de géographie et du climat, s’est associée à la Southeastern Massachusetts Pine Barrens Alliance (SEMPBA) et 13 d’autres organisations environnementales locales pour développer un nouveau modèle innovant capable non seulement de prédire l’intrusion d’eau salée au cours des 75 prochaines années, mais également d’identifier les principales sources de contamination par le sel aujourd’hui : le sel de déneigement et le développement humain. L’équipe a publié les résultats de son étude dans le récent rapport, Évaluation de la vulnérabilité aux intrusions d’eau salée à Plymouth, MA.
« Depuis de nombreuses années maintenant, je travaille avec des citoyens parties prenantes dans le sud-est du Massachusetts », explique Boutt, « et en 2021, la Pine Barrens Alliance, un groupe environnemental intéressé à préserver le caractère environnemental unique de la région, m’a approché avec une idée de projet pour aider à évaluer comment les communautés le long de la côte pourraient mieux se préparer au changement climatique.
Boutt et ses collègues, dont le récent diplômé de l’UMass et assistant de recherche Alexander Kirshen, les étudiantes de premier cycle Rachel King et Carly Lombardo, l’étudiant diplômé Daniel Corkran et le chercheur postdoctoral Brendan Moran, ont sauté sur l’occasion d’appliquer leurs recherches universitaires à un problème urgent et réel. à la maison.
Plymouth se trouve au sommet d’un aquifère d’eau douce, la seule source d’eau de la ville. Parce que Plymouth s’étend jusqu’au bord de l’océan, elle est extrêmement sensible à la montée du niveau de la mer. Pour leur étude, Boutt, Kirshen et leurs collègues ont jeté un coup d’œil sous terre pour voir ce qui se passait.
Les eaux souterraines, qui coulent sous la surface de la terre, et l’eau de l’océan, qui coule également sous terre, se poussent l’une contre l’autre et atteignent un état d’équilibre. Un puits creusé du côté de l’eau douce coulera avec de l’eau douce, mais celui qui creuse jusqu’au point de rencontre saumâtre entre l’eau douce et le sel sortira saumâtre. À mesure que les océans s’élèvent, l’eau salée souterraine s’enfonce plus loin à l’intérieur des terres, et les puits qui fournissent de l’eau pure depuis des générations peuvent soudainement devenir salés.
Même si la théorie peut sembler assez intuitive, la cartographie – sans parler de la prévision – des flux et des interactions de l’eau douce et de l’eau salée est une tâche extrêmement complexe.
Pour commencer, l’équipe a construit une base de données sur la salinité qui a rassemblé toutes les données disponibles sur les puits d’eau souterraine et les eaux de surface, telles que les étangs et les ruisseaux, dans la région de Plymouth et a mesuré leur salinité. Cela leur a donné une compréhension de base des emplacements actuels et des sources probables de salinité élevée de l’eau.
Boutt et Kirshen ont ensuite adopté un modèle hydrogéologique existant de l’US Geological Survey, qui se concentrait uniquement sur la moitié terrestre de l’équation hydrogéologique, en étendant sa portée à cinq kilomètres au large. Le modèle comprend les étangs, les ruisseaux, la recharge terrestre (ou le taux et la quantité de précipitations qui s’infiltrent dans l’aquifère), ainsi que les différents puits qui puisent dans l’aquifère et les eaux usées qui sont renvoyées dans l’aquifère via une réinfiltration ou des systèmes septiques. .
Enfin, ils ont mené une série d’exécutions de modèles prenant en compte divers scénarios en termes de précipitations futures, d’élévation du niveau de la mer, d’utilisation des eaux souterraines et de changements dans l’eau renvoyée à l’aquifère.
« Nous avons constaté que dans le scénario d’une forte élévation du niveau de la mer, la salinité de certaines zones de l’aquifère augmenterait jusqu’à 17 000 milligrammes par litre d’ici 2100 », explique Kirshen, « et la zone de mélange entre l’océan et l’eau douce migrerait jusqu’à l’intérieur des terres ». à 200 mètres. »
Même si quelques étangs peuvent connaître une augmentation significative du niveau de l’eau, jusqu’à 1,8 mètre, la plupart des étangs ne verront pas leur salinité augmenter à cause de cette source de salinisation.
L’équipe a également appris que l’eau renvoyée dans l’aquifère par les systèmes septiques joue un rôle majeur dans la limitation de l’intrusion d’eau salée. « Environ 66 % de l’eau pompée hors de l’aquifère finit par y retourner », explique Kirshen.
La plus grande surprise est peut-être que les niveaux de salinité les plus élevés aujourd’hui ne se situent pas près de la côte, mais à l’intérieur des terres, et en particulier autour des routes. « Cela m’a surpris », déclare Boutt, « et il semble que le sel de déneigement soit aujourd’hui l’une des principales sources de salinité élevée. »
« En nous associant à UMass Amherst, nous avons toujours pensé au-delà des limites municipales de Plymouth », déclare Frank Mand, vice-président de la SEMPBA. « Nous partageons un aquifère et une fondation géologique avec plus de 30 communautés de notre écorégion. Ainsi, même si les nouvelles pour Plymouth sont bonnes, nous disposons maintenant d’une base scientifique – et de nouvelles méthodes pour évaluer la susceptibilité à l’intrusion d’eau salée – qui sont transférables à ces autres communautés et contribuera à éclairer la planification de Plymouth et d’autres communautés pour les années à venir.
« Nous ne comptions pas sur la science pour nous aider à nous remettre de nos erreurs », ajoute Mand. « Nous cherchions à éviter des problèmes à l’avenir. C’était en soi un objectif louable. »
Pour préparer l’avenir, Boutt et Kirshen recommandent des analyses plus approfondies de l’hydrogéographie de la région, la création d’un système d’alerte précoce pour surveiller les sites les plus vulnérables à l’intrusion d’eau salée, le développement de nouveaux puits dans les zones les moins à risque. contamination par le sel et reconsidérer les pratiques, comme le salage des routes en hiver, qui sont actuellement responsables de la majorité de la contamination par l’eau salée dans la région.
Plus d’information:
Alexandre Kirshen et coll., Évaluation de la vulnérabilité aux intrusions d’eau salée à Plymouth, MA — Effets aggravants de l’élévation du niveau de la mer sur la qualité de l’eau et la durabilité des aquifères (2023)