Will groundwater ease freshwater stress under climate change?

Abstract

Today, groundwater is the source of about one third of global water withdrawals and provides drinking water for a large portion of the global population. In many regions it is subject to stress with respect to both quantity and quality. Hence, it is of utmost importance to improve our knowledge about the impacts of climate change on groundwater. Climate change will affect groundwater recharge, i.e. long-term average renewable groundwater resources, via increases in mean temperature, precipitation variability and sea level, as well as via changes in mean precipitation (increasing in some areas and decreasing in others). Over many areas groundwater recharge is projected to increase in the warming world (though less than river runoff), but many semi-arid areas that suffer from water stress already may face decreased groundwater recharge. The sea level rise that is likely to occur during the 21st century might leave many flat coral islands without a reliable groundwater source. However, in coastal areas with a land surface elevation of a few metres or more, groundwater availability is more strongly impacted by changes in groundwater recharge than sea-level rise. Under climate change, reliable surface water supply is likely to decrease due to increased temporal variations of river flow that are caused by increased precipitation variability and decreased snow/ice storage. Under these circumstances, it might be beneficial to take advantage of the storage capacity of groundwater and increase groundwater withdrawals. However, this option is only sustainable where groundwater withdrawals remain well below groundwater recharge. Groundwater is not likely to ease freshwater stress in those areas where climate change is projected to decrease groundwater recharge (e.g. Northeast Brazil and the Mediterranean basin).

Résumé

Aujourd'hui, les eaux souterraines sont la source d'environ un tiers des prélèvements d'eau mondiaux et fournissent l'eau potable à une grande partie de la population globale. Les eaux souterraines subissent, dans de nombreuses régions, un stress en termes aussi bien quantitatifs que qualitatifs. Il est par conséquent capital d'améliorer nos connaissances concernant les impacts du changement climatique sur les eaux souterraines. Le changement climatique va affecter la recharge des nappes, i.e. les ressources moyennes en eaux souterraines renouvelables à long terme, via l'augmentation de la température moyenne, l'augmentation de la variabilité des précipitations et l'élévation du niveau de la mer, ainsi que via des changements de pluviosité moyenne (en augmentation dans certaines régions et en diminution dans d'autres). La recharge des eaux souterraines devrait augmenter dans de nombreuses régions d'un monde en cours de réchauffement (mais moins que l'écoulement en rivières), mais de nombreuses régions semi-arides qui souffrent déjà aujourd'hui de stress hydrique risquent de subir une diminution de la recharge en eaux souterraines. Une élévation du niveau de la mer, telle qu'elle est susceptible de se manifester au cours du 21ème siècle, pourrait priver de nombreuses îles coralliennes plates de ressources fiables en eaux souterraines. Cependant, dans les zones côtières de quelques mètres d'altitude ou plus, la disponibilité en eau souterraine est plus fortement impactée par les changements de recharge en eaux souterraines que par l'élévation du niveau de la mer. Sous l'influence du changement climatique, la fiabilité de l'alimentation en eaux de surface devrait diminuer en raison d'une augmentation des variations temporelles des écoulements en rivière suite à une augmentation de la variabilité des précipitations et à une diminution des stockages nivo-glaciaires. Dans de telles circonstances, il pourrait être bénéfique de tirer avantage de la capacité de stockage des nappes souterraines et d'augmenter les prélèvements d'eaux souterraines. Cependant cette option n'est durable que là où les prélèvements restent bien inférieurs à la recharge en eaux souterraines. Les eaux souterraines ne devraient pas réduire le stress sur les eaux douces dans les régions où les projections montrent que le changement climatique engendrera une diminution de la recharge en eaux souterraines (e.g. dans le Nord-est du Brésil et dans le Bassin Méditerranéen).

Key words:

• groundwater
• freshwater resources
• climate change
• projections
• impacts
• groundwater recharge

Mots clefs:

• eaux souterraines
• ressources en eau douce
• changement climatique
• projections
• impacts
• recharge en eaux souterraines