Les conditions sur le bas Mississippi pourraient s’améliorer quelque peu, grâce aux premières pluies hivernales. Mais en tant que scientifiques de la Terre à l’Université de Memphis, nous voyons la chute spectaculaire des niveaux d’eau de cette année comme un aperçu d’un avenir modifié par le climat.

Les barges fluviales sont un moyen efficace de transporter des produits en vrac, tels que des expéditions de céréales et de l’équipement lourd sur de longues distances.

Mais cela n’est vrai que pour des conditions d’eau normales. L’augmentation des fluctuations entre les extrêmes bas et hauts sur le fleuve Mississippi, entraînée par le changement climatique, signifie que les conditions d’eau typiques ne sont plus la norme et que le transport fluvial est susceptible de faire face à davantage de sauvegardes à l’avenir.

Une énorme baisse de volume

Les sécheresses ont tendance à commencer lorsque les précipitations tombent en dessous des niveaux normaux. De nombreux autres facteurs, notamment la température, le vent, la nébulosité et le type de sol dans la région, influencent la gravité des sécheresses. Le sol peut retenir l’eau des mois de précipitations précédents, fournissant un débit aux rivières qui retarde le début des déclins en aval.

À Memphis, un temps chaud et sec s’est développé fin juin 2022 et s’est poursuivi jusqu’au début de l’automne. Des températures plus chaudes ont augmenté les taux d’évaporation et diminué l’humidité du sol, créant une sécheresse éclair qui s’est développée en quelques semaines.

Le bassin versant du fleuve Mississippi draine une zone qui couvre 1,2 million de miles carrés (3,2 millions de kilomètres carrés) – plus de 40% de la partie continentale des États-Unis. Cela produit un débit énorme, en particulier sur le bas Mississippi, car de plus en plus d’affluents s’y déversent.

Lorsque les niveaux d’eau sont normaux, plus de 500 000 pieds cubes (14 000 mètres cubes) traversent Memphis chaque seconde. C’est assez pour remplir le stade Rose Bowl de Pasadena, en Californie, en moins d’une minute.

Le débit des cours d’eau dans le bas Mississippi peut être lent à réagir aux changements de précipitations, car l’eau doit parcourir de longues distances pour atteindre la région. Au cours de la récente sécheresse éclair, cependant, les niveaux d’eau de la rivière ont fortement baissé d’août à octobre, atteignant un creux historique le 20 octobre à Memphis. La rivière a chuté de 20 pieds en 11 semaines.

Modification des schémas de sécheresse éclair

La sécheresse éclair de 2022 s’est produite dans le cadre d’une tendance à long terme dans laquelle les niveaux d’eau minimaux annuels sur le cours inférieur du Mississippi ont diminué au cours du siècle dernier. En d’autres termes, les plus bas annuels diminuent.

Il y a deux causes principales à ces dépressions extrêmes. Premièrement, la construction d’écluses, de barrages et de digues pour la gestion des inondations à partir des années 1930 a retenu une part croissante du débit du fleuve en amont et diminué les variations du débit du fleuve. Cela a involontairement rendu les épisodes de basses eaux plus graves.

Deuxièmement, la sécheresse éclair de 2022 a touché des zones différentes des épisodes précédents de basses eaux extrêmes. Au cours des dernières années, le temps de sécheresse éclair chaud et sec était centré sur les affluents des rivières Missouri et Ohio, qui se jettent dans le Mississippi. Cela a entraîné moins d’eau pour atteindre le cours inférieur du Mississippi. En 2022, les niveaux d’humidité du sol étaient normaux dans les affluents, mais une sécheresse éclair s’est développée dans le centre des États-Unis au-dessus du fleuve Mississippi lui-même, augmentant l’évaporation et réduisant les niveaux d’eau inférieurs du fleuve Mississippi.

L’idée que le bras principal d’un grand fleuve comme le Mississippi puisse connaître des basses eaux même lorsque ses principaux affluents coulent à des niveaux normaux va à l’encontre de la pensée conventionnelle sur la sécheresse hydrologique. L’événement historique de cette année dans le bassin versant du fleuve Mississippi est la preuve que le changement climatique altère les grands fleuves, car les températures élevées augmentent l’évaporation et rendent le sol plus « assoiffé ».

Sauvegardes d’insertion

Le fleuve Mississippi est une voie navigable clé pour le transport du grain par barge des États agricoles vers les marchés intérieurs et d’exportation. Les barges sont l’option la moins chère et la plus durable pour la navigation commerciale.

Une seule barge-trémie peut transporter autant de marchandises sèches que 16 wagons ou 70 camions. Environ 92 % des exportations agricoles américaines, y compris le soja, le maïs et le blé, transitent par le bassin du Mississippi.

Les bas niveaux d’eau réduisent les portions navigables de la rivière qui sont suffisamment profondes pour les barges. Le 7 octobre, plus de 2 000 barges ont été refoulées à divers endroits le long du Mississippi en raison de fermetures de rivières. Les faibles niveaux d’eau ont perturbé les expéditions tant au nord qu’au sud.

Les coûts d’expédition augmentent pendant la saison des récoltes, lorsque la demande de transport par barge est plus élevée. Les tarifs des barges peuvent fluctuer considérablement en fonction de l’offre et de la demande du marché, de la taille de la flotte de barges et d’autres facteurs.

Les restrictions de navigation sur le Mississippi en raison des faibles niveaux d’eau ont fortement augmenté le coût hebdomadaire du transport du grain par barge. Le tarif moyen d’expédition par barge est monté en flèche, passant d’environ 11 à 12 dollars par tonne à l’été 2022 à plus de 71 dollars par tonne en octobre 2022. En novembre, il est tombé à une moyenne de 27,25 dollars par tonne, soit encore plus du double du tarif habituel.

Trafic de barges sur le fleuve Mississippi à l’installation d’écluses et de barrages de Melvin Price près d’Alton, Illinois, août 2019. Preston Keres, USDA/Flickr

Se préparer à d’autres basses eaux

Des températures atmosphériques plus chaudes ont le potentiel d’évaporer plus d’eau, provoquant une sécheresse, et de retenir plus d’eau, provoquant des précipitations extrêmes. Les archives fluviales préhistoriques en Amérique du Nord indiquent que les températures plus chaudes d’il y a 1 000 ans ont rendu les régimes de précipitations plus variables, avec des sécheresses importantes ponctuées d’inondations extrêmes – des conditions similaires à celles que nous voyons actuellement dans le bas Mississippi.

Au cours des 100 dernières années, les changements d’une année à l’autre de très sec à très humide dans la vallée du Mississippi sont devenus plus fréquents. Nous nous attendons à ce que cette tendance se poursuive alors que les températures mondiales continuent d’augmenter en raison du changement climatique.

Les entreprises qui expédient du grain chercheront des alternatives d’expédition, et des dragages répétés peuvent être nécessaires pour garder la rivière navigable. Cela rendra l’expédition plus chère, avec des coûts plus élevés répercutés sur les consommateurs.

Les faibles niveaux d’eau sur la rivière permettent également à l’eau salée de s’infiltrer vers le nord depuis le golfe du Mexique, ce qui pourrait contaminer l’approvisionnement en eau potable du sud de la Louisiane. Pour éviter cela, l’Army Corps of Engineers construit une digue sous-marine pour empêcher l’eau salée, qui est plus dense et coule sous l’eau douce, de se déplacer en amont.

Au cours du XXe siècle, l’ingénierie fluviale du Mississippi a été motivée par la nécessité de réduire les inondations. L’atténuation des crues sera toujours importante à l’avenir, mais le risque d’épisodes d’étiage augmentera également. Alors que les États-Unis entrent dans une nouvelle ère d’extrêmes hydrologiques, nous pensons qu’il est essentiel de comprendre comment les bassins versants et les grands fleuves réagissent au changement climatique, afin que les industries et les communautés puissent mieux se préparer pour l’avenir.

Ray Lombardi est professeur adjoint de sciences de la Terre à l’Université de Memphis. Angela Antipova est professeure agrégée de sciences de la Terre à l’Université de Memphis. Dorian J. Burnette est professeur agrégé de sciences de l’atmosphère à l’Université de Memphis.

Ce commentaire a été initialement publié par The Conversation—Des niveaux d’eau record sur le fleuve Mississippi en 2022 montrent comment le changement climatique modifie les grands fleuves

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