La limite planétaire pour l’eau douce

RÉSUMÉ

La "limite planétaire de l’eau" dont le franchissement a été annoncé en septembre 2023 est un concept scientifique évolutif dont la signification peu intuitive est très éloignée de la perception donnée par l’expression limite planétaire en langage commun. Il y a donc un grand risque de mauvaise interprétation, risque accentué par l’accent spectaculaire mis sur des paramètres non encore interprétés de façon claire en détournant l’opinion publique des nombreux éléments factuels de la crise mondiale de l’eau. 

Les "limites planétaires" sont un concept et un référentiel structuré imaginé en 2009 par Johan Rockström et son équipe du Stockholm Resilience Center. Ce référentiel contient des limites de sécurité à ne pas franchir pour 9 types de changements apportés par l’Homme au fonctionnement du système Terre depuis le début de la période industrielle, changements dont l’ampleur est susceptible d’affecter de façon irréversible et dangereuse la durabilité de ce fonctionnement. Pour l’eau douce, le premier indicateur mondial choisi en 2009 était le volume des prélèvements nets annuels. Un deuxième indicateur relatif à l’humidité des sols a été ajouté en 2022, puis abandonné. Deux nouveaux indicateurs ont été introduits mi-2022 en remplacement des précédents. Ils sont décrits dans l’encadré 3.

L’annonce mi-septembre 2023 du franchissement de la "limite planétaire" de l’eau douce n’était pas un scoop puisque la même annonce avait déjà été faite en avril 2022 par la même équipe. Cette annonce ne portait pas non plus sur un événement récent puisque ce franchissement date de plus d’un siècle ! En fait, deux "limites" ont été déclarées franchies :  l’une en 1905, relative à la variabilité des débits dans les cours d’eau (indicateur "eau bleue"), qui est aujourd’hui plus forte qu’avant la période industrielle dans un plus grand nombre de régions ; l’autre en 1929, relative à la variabilité des taux d’humidité dans la tranche supérieure des sols (indicateur "eau verte") qui est également aujourd’hui plus forte qu’avant la période industrielle dans un plus grand nombre de régions. Dans les deux cas, débits et taux d’humidité, des indicateurs mondiaux ont été construits à partir des données issues d’un modèle hydro-climatique sur la période 1671-2005. Chacun mesure l’extension géographique des zones dans lesquelles les valeurs mensuelles d’humidité ou de débits s’écartent de leurs bandes de fluctuations préindustrielles définies comme les bandes dans lesquelles se trouvaient 90 % de ces valeurs mensuelles avant 1860. Chacun des deux indicateurs est stable par construction autour de 10 % avant 1860, puis montre une croissance régulière après 1900. Certains détails sont étonnants et nécessiteraient de mieux connaître le fonctionnement du modèle et la signification de ses paramètres débits et humidité.

Ces changements de variabilité sont significatifs mais leurs conséquences physiques sont difficiles à identifier. Traduisent-ils des déséquilibres néfastes à l’échelle planétaire ou des déséquilibres réels à l’échelle locale sans grande conséquence pour les équilibres planétaires ?  Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour explorer et comprendre les conséquences éventuelles des augmentations depuis 1900 de ces deux indicateurs "eau bleue" et "eau verte". 

Les auteurs du référentiel des "limites planétaires" cherchaient depuis de nombreuses années le moyen d’annoncer que l’eau avait franchi sa "limite planétaire". C’est en adoptant une approche conservatrice qu’ils ont pu déclarer que la "limite planétaire" des changements de l’eau douce avait été franchie dès 1905. En effet, en raison de l’ignorance des impacts réels des croissances des deux indicateurs précités, c’est en faisant appel au principe de précaution qu’ils ont considéré que la sécurité était de rester dans les limites des variabilités préindustrielles. Cependant la croissance d’un paramètre n’est pas forcément annonciatrice d’une catastrophe. Personne ne mesure aujourd’hui le danger réel correspondant à ces extensions géographiques. 

La communauté de l’eau a besoin que des spécialistes de la modélisation hydro-climatique, d’une part explicitent le sens des deux paramètres utilisés, d’autre part confirment la concordance des résultats avec d’autres modèles. Par ailleurs, des recherches futures sont nécessaires pour identifier les impacts concrets de l’augmentation constatée de la variabilité des deux paramètres, impacts aujourd’hui théoriques, afin de pouvoir utiliser en pratique les résultats établis par le Stockholm Resilience Center.

Encadré 1 – LE RÉFÉRENTIEL DES "LIMITES PLANÉTAIRES" Λ

Le référentiel des "limites planétaires" est structuré selon 5 familles d’éléments qui ont été affinés au cours du temps. Il comprend également une représentation graphique des résultats en forme de rosace. Un premier référentiel, incomplet, a été publié en 2009. Une première révision d’ensemble a eu lieu en 2015, puis une deuxième en 2023. Ce n’est que depuis 2023 que le référentiel est complet.

Un cadre général – Lorsqu’en 2009, Johan Rockstrom et ses collègues (dont M. Falkenmark) créèrent le concept de "limites planétaires" séparant une zone de sécurité d’une zone de risques pour le système Terre, ils présentèrent 9 "régulateurs", c’est-à-dire 9 systèmes et processus biophysiques qui régulent l’état et la résilience du système Terre. Dès 2009, le référentiel proposé a ainsi comporté une structure en 9 domaines appelés aujourd’hui "processus" avec, pour chacun, la recherche de grandeurs évolutives à surveiller.

Bien qu’incomplète, la version 2009 incluait déjà le diagramme-radar (dit aussi "roue" ou "rosace") à 9 secteurs qui sera préservé dans toutes les versions. Ce chiffre de 9 semble davantage répondre à une volonté de simplifier la communication qu’à une nécessité scientifique. En effet, si les grandeurs à surveiller se sont multipliées au cours du temps, les nouvelles grandeurs sont classées en tant que sous-secteurs plutôt qu’en nouveaux secteurs. Ainsi en 2009, un seul secteur était divisé en 2 sous-secteurs. En 2023, c’est le cas pour 4 secteurs sur 9.

En mai 2023, une variante a été produite pour ajouter la notion de justice à celle de sécurité. L’équipe initiatrice des "limites planétaires" a publié un référentiel de "limites justes et sûres du système Terre" ("Safe and just Earth system boundaries") en reprenant la même structure mais en affinant le concept de limite avec deux seuils : un seuil de sécurité et un seuil de justice atteint avant le précédent. De façon surprenante, cette variante ne comporte que 8 secteurs et des grandeurs légèrement modifiées par rapport aux "limites planétaires". Cette exploration de la notion de "limites justes" n’a cependant pas conduit à modifier le référentiel des "limites planétaires".

Dans les deux cas, ce sont les changements par rapport à la période de l’Holocène interglaciaire préindustriel, commencé il y a 11 700 ans, qui sont estimés et dont le caractère acceptable ou risqué est exploré.

Des domaines piliers du fonctionnement du système Terre – En 2009, les 9 "processus" retenus comme majeurs pour l’évolution du système Terre étaient :

• le changement climatique, 
• l’acidification des océans, 
• la réduction de la quantité d’ozone dans l’atmosphère, 
• les flux "biogéochimiques" (en pratique, le phosphore et l’azote), 
• l’usage de l’eau douce, les changements d’affectation des sols, 
• la perte de biodiversité, 
• le rejet d’aérosols dans l’atmosphère, 
• la pollution chimique.

Certains de ces processus ont été précisés ou amendés au cours du temps.

En 2023, les 9 "processus" révisés sont appelés :

• le changement climatique, 
• l’acidification des océans, 
• la quantité d’ozone dans l’atmosphère, 
• les flux "biogéochimiques" (en pratique, le phosphore et l’azote), 
• les changements de l’eau douce (et non plus son usage), 
• les changements d’affectation des sols, 
• l’intégrité de la biosphère (et non plus seulement la perte de biodiversité), 
• le rejet d’aérosols dans l’atmosphère, 
• les nouveaux produits (c’est-à-dire les produits chimique de synthèse qui ne préexistaient pas dans la nature).   

Des grandeurs à surveiller dans ces domaines – En 2009, 10 processus ou sous-processus étaient identifiés. En 2023, leur nombre est passé à 13. Le changement climatique, les flux biogéochimiques, l’eau douce et l’intégrité de la biosphère sont ainsi chacun décomposés en deux sous-secteurs. Pour chaque grandeur, c’est un indicateur à l’échelle planétaire qui est recherché. Dans certains cas, des valeurs régionales sont également calculées. À l’instar de la température moyenne, les indicateurs calculés à l’échelle du globe sont souvent des agrégats ou des moyennes qui n’ont pas de signification physique. Mais, comme ils sont calculés de la même façon à plusieurs dates, leurs variations dans le temps peuvent traduire des évolutions physiques.

Pour chaque grandeur, ce sont les changements par rapport à la période de l’Holocène préindustriel qui sont analysés. Toutes ces changements ne sont pas quantifiables. Ainsi pour plusieurs grandeurs, par exemple pour les flux de produits chimiques artificiels, c’est un raisonnement et non une estimation chiffrée qui permet de considérer que des limites de sécurité ont été dépassées.

Des limites de sécurité pour les variations de ces grandeurs depuis le début de la période industrielle – Les limites qui sont fixées ne sont pas des points de bascule. Ce sont des limites de sécurité à ne pas franchir pour ne pas risquer d’entrer dans une zone dangereuse. Dans la version de 2009, celles-ci étaient fixées à la limite basse des incertitudes scientifiques. Dans la version de 2003, elles sont redéfinies comme étant à la limite basse de la zone de risque. Si la zone de risque est difficile à évaluer précisément, les auteurs utilisent le principe de précaution, ce qui peut être très conservateur mais nul ne peut le prouver.

Les estimations des situations actuelles de chaque grandeur par rapport à ces limites – Le référentiel des "limites planétaires" n’est pas seulement un ensemble de limites de sécurité. C’est aussi une évaluation de la situation actuelle par rapport à ces limites. Pour chaque grandeur, la situation actuelle de l’indicateur correspondant est estimée, puis comparée à la limite fixée.

Un diagramme-radar ou "rosace" comparant limites et situations actuelles – Le diagramme-radar, ou "rosace", est la forme visuelle adoptée depuis 2009 pour présenter l’ensemble du référentiel de façon synthétique. Cela fonctionne bien puisqu’on y repère facilement les domaines et sous-domaines, les limites et la situation actuelle pour chacune des 13 grandeurs surveillées. Le référentiel 2023 contient ainsi :

• un cadre structuré en 9 secteurs dont 4 sont décomposés en 2 sous-secteurs, 
• 13 indicateurs mondiaux de changements, 
• 12 limites quantifiées des variations dans le temps de 12 indicateurs depuis le début de la période industrielle, limites fixées pour s’assurer que le fonctionnement du système Terre reste dans une zone de sécurité, 
• une comparaison entre les variations de ces indicateurs depuis la fin du XIXe siècle et ces limites. 

La rosace de 2023 des "limites" et "sous-limites plnétaires"
Extrait de la Fig. 1 de l'article "Earth beyond six of nine planetary boundaries", Katherine Richardson et al.
Science Advances Volume 9, Issue 37, September 2023

 Encadré 2 – LES SIMILITUDES DE STRUCTURE AVEC LE RÉFÉRENTIEL DES ODD Λ

Bien que leurs objets soient très différents, le référentiel des Objectifs de développement durable (ODD), appelé Agenda 2030, et celui des "limites planétaires" ont des similitudes de structure. On peut les visualiser dans le tableau ci-dessous.

Dans les deux cas, les sujets sont rassemblés en petit nombre de domaines, 17 pour les ODD, 9 pour les "limites planétaires".  Leur existence vise surtout à faciliter la communication. En effet, pour les ODD, il s’agit de domaines regroupant chacun plusieurs objectifs sans être des objectifs en eux-mêmes. Pour les "limites planétaires", il s’agit de respecter le chiffre initial de 9 même si aujourd’hui ce ne sont pas 9 mais 13 processus physiques qui sont suivis.

Dans les deux cas, des indicateurs mondiaux font l’objet d’un suivi dans le temps et leurs valeurs actuelles sont comparées avec des valeurs fixées. La principale différence structurelle est la nature de ces valeurs fixées : pour les ODD, il s’agit de valeurs à atteindre, pour les "limites planétaires", il s’agit de limites à ne pas dépasser. 

 Encadré 3 – LES "LIMITES PLANÉTAIRES" DE L'EAU DOUCE Λ

E-3.1. Une histoire en trois étapes

L’eau douce a fait l’objet d’un premier indicateur en 2009 puis d’un deuxième en avril 2022. Finalement ces deux indicateurs ont été abandonnés et remplacés par deux nouveaux indicateurs en juillet 2022. Lorsqu’on dit aujourd’hui que "la limite planétaire pour l’eau douce" a été transgressée, il s’agit donc d’une "limite planétaire" différente de celle qui a existé jusqu’en 2022.

Le référentiel de 2009 – En 2009, l’un des 9 régulateurs (on dit aujourd’hui "processus") était la "consommation d’eau douce". L’indicateur utilisé était le volume mondial des prélèvements annuels nets d’eau bleue. Il était considéré à l’époque qu’il régule l’ensemble eau bleue-eau verte.Les limites et volumes suivants ont été estimés :

Cependant, alors que plusieurs "limites planétaires" étaient franchies, avec 2 600 km3/an l’indicateur Eau restait dans la "zone de sécurité", ce qui était en désaccord avec la perception de risques élevés dans le domaine. Une recherche a alors été menée pour identifier un indicateur Eau additionnel qui serait pertinent et dont la zone de risque serait atteinte.

En 2013, l’équipe du Stockholm Resilience Center prend en compte les flux minimaux environnementaux des cours d’eau, ce qui abaisserait la limite de la zone de sécurité pour les prélèvements nets à 2 800 km3/an, moyenne de la très large fourchette 1 100 km3/an-4 500 km3/an. Cette nouvelle valeur est entachée elle-même d’une grande incertitude et ne peut pas conduire à affirmer que le système Terre est hors de la zone de sécurité.

En 2015, le cadre conceptuel des 9 régulateurs a été affiné en conservant toujours 9 domaines mais avec des sous-indicateurs. Le domaine Eau n’a cependant pas été modifié.

En 2020, l’équipe analyse en détail les insuffisances de l’indicateur des prélèvements nets et propose d’ajouter d’autres "sous-indicateurs" au domaine Eau. Dans un article publié par Gleeson et al. (référence 2), l’équipe explore 6 différents indicateurs possibles.

Le référentiel modifié d’avril 2022 – En avril 2022, l’équipe conclut son exploration en comparant 3 indicateurs potentiels et en retient finalement un seul. Les auteurs d’une nouvelle publication (référence 3) proposent ainsi d’ajouter à l’indicateur des prélèvements d’eau bleue un indicateur relatif aux variations d’humidité des sols. 

Le domaine lié à l’eau douce est alors changé de "consommation d’eau douce" en "changements relatifs à l’eau douce". Il est dorénavant structuré en 2 sous-domaines appelés "eau verte" et "eau bleue" :

• l’indicateur "Eau bleue" reste inchangé. C’est celui de 2009 sur les prélèvements annuels nets d’eau bleue et il reste dans le vert, c’est-à-dire en deçà de sa limite de sécurité ;
• l’indicateur "Eau verte" est un nouvel indicateur relatif à la variabilité de l’humidité des sols. L’augmentation significative de cette variabilité entre l’Holocène et la période industrielle fait considérer que cet indicateur est déjà entré dans sa zone de risque.  C’est ce qui a conduit le Stockholm Resilience Center à annoncer le 26 avril 2022 qu’une sixième "limite planétaire" était franchie.

Les nouvelles limites de juillet 2022 – Manifestement, la conception du nouvel indicateur "Eau verte" sur la variabilité de l’humidité des sols a donné des idées pour bâtir un nouvel indicateur "Eau bleue" sur le même modèle.

C’est l’objet d’une nouvelle publication en juillet 2022 qui : pour "l’eau verte", modifie la construction de l’indicateur relatif à la variabilité de l’humidité des sols. Les variations du nouvel indicateur sur le XXe siècle sont bien plus importantes que pour le précédent. Cela confirme l’idée que "l’eau verte" est entrée dans sa zone de risque ; pour "l’eau bleue", remplace l’ancien indicateur liés aux prélèvements par un indicateur relatif à la variabilité des débits dans les réseaux hydrographiques. Cet indicateur peu variable avant la période industrielle est en croissance continue depuis la fin du XIXe siècle. Sa hausse sensible le fait considérer par précaution comme entré lui aussi dans sa zone de risque.

Ainsi, après l’abandon de l’indicateur de 2009 qui restait dans sa zone de sécurité, le domaine "Eau douce" se retrouve ainsi avec deux indicateurs entrés dans leur zone de risque. Cette situation est consacrée dans la révision d’ensemble des "limites planétaires" de 2023. Cette dernière publication place les deux indicateurs "Eau douce" dans des zones de "risque modéré" figurées en jaune sur le diagramme-radar.

E-3.2 Eau verte : l’indicateur de variabilité d’humidité des sols

"L’eau verte" est l’eau apportée par les précipitations qui ne coule pas car elle est absorbée par les plantes ou les sols. L’équipe liée au Stockholm Resilience Center a retenu la variabilité de l’humidité de la partie supérieure du sol, celle qui est accessible aux plantes, comme grandeur à surveiller relative à l’eau verte.

Localement, cette humidité varie constamment avec des périodes plus sèches que la moyenne et des périodes plus humides. L’ampleur des fluctuations annuelles est considérée comme assez stable dans la période préindustrielle. Les valeurs annuelles de cette période permettent de calculer les valeurs hautes et basses d’un corridor statistique 5 %-95 %. Dans la période antérieure à 1860 utilisée comme référence, les 5% de cas plus humides et les 5 % de cas plus secs se trouvent à l’extérieur de ce corridor local.

L’indicateur suivi au niveau planétaire est pour une période donnée (année ou mois selon les cas) le pourcentage de la surface continentale non gelée dans laquelle le taux local d’humidité du sol sort du corridor de référence local. Pendant la période de référence pré-1860, les composantes de cet indicateur local oscillent par construction autour de 5 % du côté sec et de 5 % du côté humide, soit autour de 10 % au total. Un corridor de référence de la variabilité préindustrielle globale est déterminé en prenant pour chaque côté la valeur de l’indicateur planétaire (pourcentage de la surface) qui n’est dépassée que 5 % du temps, soit au total une valeur de l’indicateur  à quelques points de pourcentage au-dessus de 10 %.

Il est à noter que cet "indicateur planétaire eau verte» combine deux phénomènes physiques sous-jacents très différents: l’excès inhabituel d’humidité et la sécheresse inhabituelle des sols. Les évolutions dans le temps de "l’indicateur planétaire" peuvent ainsi masquer des différences d’évolutions de ces deux phénomènes.

Bâtir un indicateur mondial agrégeant annuellement un grand nombre de situations locales différentes est toujours délicat et complexe. Un premier essai a conduit à la publication d’avril 2022 qui donnait des résultats sensiblement différents suivant les modèles hydro-climatiques et les périodes de référence utilisés.

La méthode a été modifiée ultérieurement sur plusieurs points techniques. Un indicateur légèrement différent a été construit et la publication de juillet 2022 fournit des augmentations nettement plus claires de la variabilité des taux d’humidité au cours du XXe siècle.

E-3.2.1 Le premier indicateur aujourd’hui abandonné

Sauf erreur d’interprétation, le premier indicateur mondial de variabilité de l’humidité a été bâti comme suit :

1. Paramètre physique : le taux d’humidité de la partie supérieure du sol, celle qui est accessible aux plantes (root-zone soil) ;
2. Maillage de la surface émergée non gelée en cellules de 250km ou d’un demi-degré d’arc suivant les modèles ;
3. Deux modèles hydro-climatiques fournissant des valeurs d’humidité pour chaque cellule du maillage :
   - modèle MPI-ESM1.2-LR couplant plusieurs modèles avec le modèle dynamique végétation sols JSBACH3.2. Mailles de 250 km. Valeurs journalières ;
   - simulation avec le modèle dynamique de végétation LPJmL5.l forcé avec des données climatiques CMIP6. Mailles de 0,5 degré d’arc. Valeurs mensuelles ;
4. Deux périodes de référence :
   - de -6000 à -5500 ("Holocène moyen") ;
   - de 1850 à 1899 ("période préindustrielle") ;
5. Bornes locales mensuelles : 5e et 95e percentiles des taux d’humidité attribués par le modèle lors du mois concerné de la période de référence dans la cellule et les 8 cellules voisines ;
6. Indicateur local pour l’année en cours : sortie ou non du corridor 5-95 au moins un mois de l’année, c’est-à-dire 1 si un taux d’humidité mensuel dépasse la borne locale supérieure (excès inhabituel d’humidité) ou est inférieur à la borne locale inférieure (sécheresse inhabituellement forte) et 0 dans le cas contraire ;
7. Indicateur planétaire : pourcentage de la surface des terres émergées non couvertes de glace dont l’indicateur local est en dépassement vers le haut ou vers le bas.

Résultats publiés en avril 2022 – L’étude fournit des résultats par rapport à 3 corridors 5-95 différents :

1. Référence Holocène moyen -6000-5500 : Selon l’étude, 18 % de la surface continentale non gelée aurait actuellement des taux d’humidité qui sortent au moins un mois par an du corridor fixé sur la base de la période -6000 à -5500 alors que seulement 13 % de cette surface avait de tels écarts à l’Holocène moyen. Cette augmentation est jugée suffisamment importante par les auteurs pour qu’ils affirment qu’une "limite planétaire" a été franchie. Néanmoins, ce franchissement n’est pas daté et pour cause. En effet selon l’étude, la limite inférieure "sèche" aurait été franchie bien avant 1850 et la variabilité du sous-indicateur sec aurait même baissé depuis. En revanche, le sous-indicateur "humide" ne serait lui significativement sorti du corridor que vers 1940. 
2. Référence de 1850 à 1899 ("période préindustrielle") : Cette période de référence est très courte puisque de 49 ans. De ce fait, elle fournit des corridors 5-95 plus étroits. Pourtant, de façon étonnante, la variabilité de l’humidité calculée à partir du même modèle hydro-climatique MPI-ESM est notablement plus faible qu’avec le corridor plus large calculé à partir de la période de l’Holocène moyen. Le modèle LPJmL fournit des valeurs de variabilité plus élevées en valeur absolue et de croissance plus rapide que celles du modèle MPI-ESM. 

Fig. 3 de l’article "A planetary boundary for green water", L. Wang-Erlandsson et al.
Nature Reviews Earth & Environment 3, 380–392 (2022)   

E-3.2.2 Le deuxième indicateur, celui qui est utilisé aujourd’hui

Sauf erreur d’interprétation, l’indicateur mondial actuel de variabilité de l’humidité est bâti comme suit :

1. Paramètre physique : le taux d’humidité de la partie supérieure du sol, celle qui est accessible aux plantes (root-zone soil) ;
2. Maillage de la surface émergée non gelée en cellules d’un demi-degré d’arc (environ 50 km x 50 km à l’équateur terrestre) ;
3. Un modèle hydro-climatique fournissant des valeurs mensuelles d’humidité pour chaque cellule du maillage : modèle ISIMIP 2b forcé avec les données climatiques CMIP5 avant 1860 puis des données climatiques historiques après 1860 ;
4. Période de référence : de 1671 à 1860 (période "préindustrielle") ;
5. Période d’analyse : de 1671 à 2005 ;
6. Bornes locales mensuelles : 5e et 95e percentiles des taux d’humidité attribués par le modèle lors du mois concerné de la période de référence dans la cellule. Le corridor obtenu semble plus restreint qu’en utilisant les cellules voisines, ce qui tend à augmenter les cas de dépassement par rapport au premier indicateur ;
7. Indicateur local pour un mois de l’année en cours : sortie ou non du corridor 5-95, c’est-à-dire 1 si le taux d’humidité mensuel dépasse la borne locale mensuelle supérieure (excès inhabituel d’humidité) ou est inférieur à la borne locale mensuelle inférieure (sécheresse inhabituellement forte) et 0 dans le cas contraire ;
8. Indicateur planétaire : moyenne des 12 pourcentages mensuels de la surface des terres émergées non couvertes de glace dont l’indicateur local est en dépassement vers le haut ou vers le bas.

Résultats publiés en juillet 2022

Extrait de la Fig. 3 de l’article "Global water cycle shifts far beyond pre-industrial conditions – planetary boundary for freshwater change transgressed", Porkka et al. – EarthArxiv 2022

[Nota 1. Les données font l’objet de nombreuses corrections. Les résultats aussi puisque la période 1860-1890 est considérée comme aberrante.]

[Nota 2. Le modèle est utilisé une première fois sur la période 1661-1860 en le forçant avec les données climatiques CMIP5 avant 1860 puis une deuxième fois sur la période 1860-2014 avec des données climatiques historiques. Le moins qu’on puisse dire est qu’il y a en 1860 une discontinuité énorme dont les raisons sont à élucider. Comme c’est le même modèle qui est utilisé avant et après 1860, cette discontinuité est totalement inattendue.]

La "limite de sécurité" fixée par précaution à la borne supérieure de la variabilité préindustrielle, soit 11,1 %, a été franchie en 1929 pour atteindre 15,8 % actuellement (moyenne 1996-2005).

La comparaison des résultats de la publication de 2022 par Lan Wang-Erlandsson et al., relative au premier indicateur, et ceux de la publication par Porkka et al., relative à ce deuxième indicateur, est très surprenante et laisse perplexe. En effet, bien que les données préindustrielles et les méthodes soient très similaires, les résultats sont très différents :

• Les périodes de référence sont différentes, ce qui conduit à des corridors différents. Cependant, comme le corridor de Wang est plus large que celui de Porkka, Wang devrait trouver moins d’écarts. Or, c’est l’opposé : les déviations actuelles de Porkka et al. sont bien plus élevées que celles qu’avaient trouvé Wand et al. 
• Les dynamiques sont significativement différentes. Sur le XXe siècle, c’est-à-dire entre 1900 et 2000 :
  - les écarts du côté "humide" augmentent de 23 % pour Wang et al. et de 53 % pour Porkka et al.
  - les écarts du côté "sec" décroissent de 5 % pour Wang et al. et augmentent de 60 % pour Porkka et al.

Ces différences ont besoin d’être expliquées car les deux publications conduisent à des conclusions très différentes bien que les méthodes soient assez proches.

E-3.3. La nouvelle limite planétaire pour "l’eau bleue"

En 2022, l’indicateur "Eau bleue" relatif aux prélèvements nets est remplacé par un indicateur relatif à la variabilité des débits dans les réseaux hydrographiques calculé à partir d’un modèle hydro-climatique.

Sauf erreur d’interprétation, cet indicateur mondial de variabilité des débits est bâti comme suit :

1. Paramètre physique : les débits des cours d’eau ;
2. Maillage de la surface émergée non gelée en cellules d’un demi-degré d’arc (environ 50 km x 50 km à l’équateur terrestre) ;
3. Un modèle hydro-climatique fournissant des valeurs journalières de débits pour chaque cellule du maillage : modèle ISIMIP 2b de l’Institut climatique de Potsdam forcé avec les données climatiques CMIP5 avant 1860 puis des données climatiques historiques après 1860. Ce modèle intègre des données climatiques et des données humaines comme la construction de barrages, les prélèvements d’eau pour irrigation, les prélèvements domestiques et les prélèvements industriels.
4. Période de référence : de 1671 à 1860 (dite période "préindustrielle") ;
5. Période d’analyse : de 1671 à 2005 ;
6. Bornes locales mensuelles : 5e et 95e percentiles des débits moyens attribués par le modèle au mois concerné de la période de référence dans la cellule ;
7. Indicateur local pour un mois de l’année en cours : sortie ou non du corridor, c’est-à-dire 1 si le débit moyen mensuel dépasse la borne locale mensuelle supérieure (débit inhabituellement fort) ou est inférieur à la borne locale mensuelle inférieure (débit inhabituellement faible) et 0 dans le cas contraire ;
8. Indicateur planétaire : moyenne des 12 pourcentages mensuels de la surface des terres émergées non couvertes de glace dont l’indicateur local est en dépassement vers le haut ou vers le bas.

Résultats publiés en juillet 2022 – La "limite de sécurité" fixée par précaution à la borne supérieure de la variabilité préindustrielle, soit à 10,2 %, a été franchie en 1905 pour atteindre 18,2 % actuellement (moyenne 1996-2005).

[Nota 1. Les données font l’objet de nombreuses corrections. Les résultats aussi puisque la période 1860-1890 est considérée comme aberrante.]

[Nota 2. Le modèle est utilisé une première fois sur la période 1661-1860 en le forçant avec les données climatiques CMIP5 avant 1860 puis une deuxième fois sur la période 1860-2014 avec des données climatiques historiques. Le moins qu’on puisse dire est qu’il y a en 1860 une discontinuité énorme dont les raisons sont à élucider. Comme c’est le même modèle qui est utilisé avant et après 1860, cette discontinuité est totalement inattendue.]

Extrait de la Fig. 3 de l’article "Global water cycle shifts far beyond pre-industrial conditions – planetary boundary for freshwater change transgressed", Porkka et al. – EarthArxiv 2022