La deuxième ville d’Afrique du Sud à sec le 19 août prochain ? Avec l’officialisation d’un compte à rebours, la municipalité du Cap a voulu souligner l’imminence de l’interruption de la fourniture d’eau à domicile pour ses 3,7 millions d’habitants.

Et depuis que la BBC a surenchéri en publiant sur son site Internet une liste de 11 villes qui seraient condamnées à plus ou moins brève échéance au même sort, un vent de catastrophisme souffle dans les médias. On semble redécouvrir que la fourniture d’eau au robinet ne va pas de soi !

Que se passe-t-il au Cap ?

Si la ville du Cap se trouve à la pointe sud de l’Afrique, son climat est typiquement… méditerranéen. C’est ce qui explique que la vigne s’y sente si bien. Mais au-delà de convenir aux vignobles, le climat méditerranéen se caractérise par une sécheresse estivale très marquée. Et à notre fin d’hiver dans l’hémisphère Nord correspond une fin d’été dans l’hémisphère Sud : c’est traditionnellement la période de l’année où les réservoirs de stockage d’eau de la ville du Cap sont au plus bas.

Cette agglomération de plus de 3,7 millions d’habitants dispose de six barrages réservoirs au total pour stocker l’eau des rivières qui prennent leur source dans les montagnes de Cape Fold, à l’est de la ville. La capacité totale de stockage est de l’ordre de 900 millions de m3 (à titre de comparaison la capacité de stockage des Grands Lacs de Seine à l’amont de Paris est de 810 millions de m3).

Mais le problème que vit actuellement le Cap va bien au-delà d’une simple déprime saisonnière : une sécheresse prolongée qui sévit depuis 2015 n’a pas permis aux réservoirs de reconstituer leurs réserves au cours des hivers 2015, 2016 et 2017, entraînant une baisse régulière du taux de remplissage (voir le graphique ci-dessous). Seul un hiver 2018 particulièrement précoce et pluvieux pourrait à présent permettre d’éviter une coupure générale d’eau, quoiqu’il soit peu probable que l’on revienne à des taux de remplissage sécurisants en une seule saison.

L’influence du climat

Cette crise exceptionnelle a une cause clairement climatique (une succession ininterrompue d’années sèches) à laquelle viennent s’ajouter deux facteurs aggravants : une croissance de la population urbaine très soutenue – 80 % entre 1995 et 2018 – et un partage de l’eau entre la ville et les champs.

L’eau stockée dans les réservoirs d’alimentation du Cap ne sert en effet pas qu’à l’alimentation en eau potable : un tiers du volume est utilisé pour l’irrigation d’environ 15 000 hectares de vignes et de vergers situées autour du Cap.

Pourtant, la municipalité avait mis en œuvre dès la fin du XXe siècle une politique active de maîtrise de la consommation d’eau, qui a été stabilisée au niveau atteint en 1999 malgré l’augmentation considérable de la population (voir le graphique ci-dessous). Le taux de pertes par les fuites dans le réseau de distribution d’eau est bas (de l’ordre de 15 %) et la réutilisation des eaux usées (notamment pour l’irrigation des parcs et des golfs) est en fort développement.

La coupure générale est aujourd’hui une possibilité envisagée très sérieusement, dont la ville a déjà planifié les modalités : 200 sites serviront à la distribution d’eau ; les habitants pourront venir y chercher 25 litres d’eau par jour sous la surveillance de l’armée et de la police.

En attendant une éventuelle pluie miraculeuse qui viendrait remplir les réservoirs, la municipalité mène un véritable combat pour faire durer les stocks disponibles autant que possible, avec pour but de réduire drastiquement la consommation, notamment avec un nouvel objectif de consommation fixé à 50 litres par jour.

Crise locale ou crise globale ?

Au-delà de cette crise qui touche actuellement l’Afrique du Sud, on peut s’interroger sur le caractère local ou global de la situation.

La BBC a publié une liste de onze villes – Sao Paulo, Bangalore, Pékin, Le Caire, Jakarta, Moscou, Istanbul, Mexico, Londres, Tokyo et Miami – qui connaissent des problèmes récurrents d’alimentation en eau ; mais on peut trouver d’autres listes publiées soit par la Banque mondiale, soit dans différentes revues scientifiques.

Le passé récent a également vu des crises d’alimentation en eau se produire en de nombreux endroits du globe. Ainsi de Barcelone, alimentée par des tankers en 2008, ou de Melbourne qui a craint de devoir couper l’eau en 2009 et 2010 suite à une sécheresse extraordinairement prolongée (1998-2010). La même sécheresse a obligé la ville de Sydney à prendre des mesures de restriction qui ont permis de diminuer de 20 % la consommation d’eau.

En France, c’est l’île de Mayotte qui a failli être ravitaillée par tanker en 2017, du fait d’un démarrage très tardif de la saison des pluies.

Si la sécheresse exceptionnelle que connaît la ville du Cap peut probablement être considérée comme un phénomène local, les prédictions démographiques des Nations unies pour les grandes agglomérations ne semblent guère encourageantes : les taux de croissance démographique actuels en Afrique, Asie, Amérique du Nord et du Sud sont tels, qu’il semble bien que l’alimentation en eau des grandes villes sera au vingt et unième siècle un défi majeur (voir le graphique ci-dessous).

Des solutions existent !

Il existe aujourd’hui une grande variété de solutions sur le long terme pour éviter ces crises d’alimentation en eau des villes ; elles vont d’une réduction des consommations à l’augmentation des stockages d’eau et à une meilleure gestion des ressources existantes.

• Changer les habitudes de consommation

Changer les habitudes des citadins est la façon la plus sûre d’éviter les crises de l’eau. Cela reste cependant un objectif difficile à atteindre, comme le souligne le sociologue Rémi Barbier. À noter qu’au cours de la dernière décennie, l’Agence française de la biodiversité a lancé un certains nombres d’études permettant de proposer des solutions pour réduire les prélèvements.

• Gérer de façon plus économe les usages de l’eau agricole

L’amélioration de l’efficience des irrigations est, à l’échelle planétaire, la voie majeure d’économie : il suffirait en effet de réduire de 10 % les quantités d’eau allouées à l’agriculture pour doubler les disponibilités en eau vouées à l’alimentation en eau potable.

Pendant de nombreuses années, l’effort a porté essentiellement sur les techniques d’irrigation (l’aspersion et le goutte à goutte, plus économes, remplaçant petit à petit l’irrigation gravitaire, où l’eau est apportée en inondant le champ). Aujourd’hui, on travaille sur les réutilisations des eaux usées urbaines pour l’irrigation.

• Améliorer l’efficacité de la distribution

En réduisant les pertes des réseaux de transport et de distribution de l’eau, on peut économiser des quantités importantes. En France, on estime ainsi que les fuites des réseaux d’adduction d’eau potable s’élèvent à 25 % en moyenne, mais peuvent monter jusqu’à 40 % par endroit.

Ce chiffre, très élevé, doit toutefois être relativisé par la taille des réseaux de distribution (près de 850 000 km) : faire la chasse aux fuites n’est donc pas aussi simple qu’il y paraît et il serait illusoire d’espérer les éliminer toutes. Des solutions existent pour réduire leur impact comme, par exemple, la modulation de la pression nocturne du réseau afin de limiter le débit des fuites existantes.

• Mieux prévoir les écoulements naturels

Pour optimiser l’utilisation des eaux de surface, une prévision des écoulements est nécessaire : prévoir (à court terme dans le cas des crues, à moyen terme ou long terme – quelques jours à quelques semaines voire mois – pour les écoulements moyens et les basses eaux), permet d’anticiper les lâchers et d’économiser de l’eau.

Ce sont essentiellement les modèles météorologiques et hydrologiques qui permettront d’améliorer la prévisibilité des phénomènes. En France, un programme de recherche sur la prévision des étiages (Premhyce) va bientôt déboucher sur un système opérationnel de prévision.

• Mieux gérer les nappes d’eau souterraine

Pour les grandes villes qui s’alimentent en exploitant des nappes d’eau souterraines, le principal danger est celui de la surexploitation. Celle-ci est difficile à contrôler, notamment parce qu’une nappe souterraine est accessible à un grand nombre d’occupants du sol et que ses multiples exploitants n’ont pas toujours conscience de ce qu’ils exploitent. Les solutions de gestion doivent donc être collectives : il faut maîtriser les prélèvements, attribuer des droits à prélever et, surtout, faire respecter ces derniers en équipant les forages de compteurs.

L’une des perspectives souvent évoquées pour lutter contre le manque d’eau est la production industrielle d’eau douce par dessalement d’eau de mer (ou d’eau souterraine saumâtre).

Cette solution est actuellement en plein essor dans différents pays du Proche et Moyen-Orient et au Maghreb. En Europe méditerranéenne, le dessalement se développe en Espagne (Barcelone, îles Canaries), à Chypre et à Malte. En France, le procédé reste très rare, mais les îles de Sein, Houat (Bretagne), et de Mayotte possèdent leurs petites unités.

Le dessalement reste une solution très coûteuse (aux alentours de 0,50€/m3 pour les très grosses usines) et fortement consommatrice d’énergie (de 3,5 à 18kWh/m3 selon les techniques).

L’exemple de Melbourne est à ce titre intéressant : l’État de Victoria a construit une usine de dessalement de l’eau de mer pour alimenter la ville en eau potable. Sa construction a démarré en 2009, en pleine sécheresse alors que le niveau des réservoirs avait atteint un minimum historique ; l’usine n’a été opérationnelle qu’à la fin 2012, alors que la sécheresse avait pris fin. Elle n’a finalement reçu sa première commande d’eau qu’en 2017.

La crise que vit actuellement le Cap nous rappelle que la fourniture d’eau au robinet n’a rien d’évident. Ce privilège moderne peut être remis en question par des aléas climatiques et par la formidable croissance des villes à l’échelle planétaire. Les métropoles vont devoir aller chercher leur eau de plus en plus loin, et ne manqueront pas d’entrer en concurrence avec des utilisateurs traditionnels, comme les agriculteurs.

Jean Margat, spécialiste en hydrogéologie, a co-écrit cet article.

Déclaration d’intérêts

Vazken Andréassian a reçu des financements du Axa Research Fund.

Les zones urbanisées occupent environ 10 % des surfaces terrestres, une proportion qui ne cesse de croître. Ces espaces constituent les milieux de vie de plus de 50 % de la population mondiale et contribuent de manière importante au changement climatique.

Face à ces réalités, des efforts de plus en plus importants sont engagés dans de nombreuses villes pour améliorer la qualité de vie et limiter les contributions de ces espaces aux changements globaux, grâce notamment à des plans d’adaptation au changement climatique et en faveur de la biodiversité.

Parmi ces actions, l’accroissement de la place accordée aux arbres, avec l’objectif d’évoluer vers de véritables « forêts urbaines », représente une contribution majeure.

Les services des arbres aux villes

En ville, les arbres rendent de multiples services écologiques.

Ils améliorent la qualité de l’air en absorbant des polluants et en fixant des particules fines ; ils participent à l’atténuation du réchauffement climatique global en stockant du gaz carbonique. Ils permettent aussi de lutter contre les phénomènes d’îlot de chaleur urbain grâce à l’ombrage qu’ils fournissent lors des fortes chaleurs et à l’évapotranspiration des eaux pluviales.

Ils représentent également un support de biodiversité, permettant la présence de multiples espèces de champignons, plantes, insectes, oiseaux, petits mammifères, et forment des trames vertes assurant la connexion avec les espaces forestiers plus naturels. Et ils participent à la diversité et à la qualité des paysages urbains, en apportant des variations de couleurs et de formes, rompant ainsi la monotonie des espaces minéralisés.

Ils contribuent aussi à marquer l’histoire des villes, par des arbres considérés comme patrimoniaux, témoins d’évènements remarquables, heureux ou tragiques.

Ils contribuent enfin au bien-être et à la bonne santé des populations citadines, qui plébiscitent la présence d’arbres et d’espaces verts boisés à proximité de leurs habitations.

Des contraintes à prendre en compte

 Des contraintes spatiales liées à la présence d’arbres sont parfois mises en avant pour en limiter l’extension. Il est évident que les arbres prennent de l’espace au détriment d’autres modes d’occupation, comme les habitations, les places de stationnement, les voies de circulation, les réseaux souterrains, etc.

La gestion des arbres a également un coût, correspondant à leur plantation, suivi, entretien et parfois abattage (arbres dangereux), ainsi qu’au ramassage des feuilles mortes dans les rues en automne qui doit être pris en charge par les municipalités. Mais les aspects positifs liés à leur présence conduisent généralement à accepter sans difficulté ces contraintes.

D’autres aspects parfois négatifs doivent également être pris en compte. C’est le cas des émissions de composés volatils solubles (ou BVOC pour biogenic volatile organic compounds), dont les taux sont variables selon les espèces, et qui, combinés avec des oxydes d’azote émis par la combustion des hydrocarbures produits par les véhicules, conduisent à la production d’ozone.

Un site Internet mis en place par l’Université d’État de Californie permet de choisir parmi plus de 200 espèces d’arbres, classées selon leurs propriétés et selon leurs niveaux d’émissions de gaz, les essences les mieux adaptées à chaque situation.

Il faut aussi noter que les arbres réduisent la circulation de l’air et peuvent ainsi limiter la dilution des polluants par la ventilation, ce qui nécessite de choisir les lieux de leur implantation en connaissance de cause, et évidemment de réduire les émissions de gaz polluants.

Une autre nuisance importante de certaines espèces d’arbres correspond aux allergies causées par les grains de pollen auxquels est sensible une proportion de plus en plus importante de la population citadine.

Les principaux arbres allergisants appartiennent aux espèces des familles des bétulacées (aulnes, bouleaux, noisetiers), moracées (mûrier à papier), oléacées (frênes), cupressacées (cyprès) et secondairement aussi des pinacées (cèdres, mélèzes, pins, etc.), salicacées (saules), etc. Ces caractéristiques doivent inciter les services municipaux à leur préférer des espèces de substitution non ou nettement moins allergisantes (érables, copalme, caryer, etc.).

En France, le Réseau national de surveillance aérologique met à la disposition sur son site des informations actualisées sur les émissions de pollens (en fonction des risques par villes et par espèces).

Des outils d’évaluation nombreux et performants

Différents outils et autres indices ont été développés dans le monde pour évaluer l’importance des arbres et les services écologiques qu’ils apportent en ville.

Un outil d’évaluation globale du couvert ligneux urbain – le green view index (ou indice de verdissement) – a récemment été mis au point par des chercheurs du Massachusetts Institute of Technology (dans le cadre de leur projet Treepedia) à partir de l’outil d’observation des rues de Google.

Il a été appliqué à 27 villes mondiales, dont Paris (seule ville française prise en compte) qui arrive en dernière position (avec un indice de verdissement de 8,8 %). Loin derrière Oslo (28,8 %), Amsterdam (20,6 %) ou Londres (12,7 %) ; ou encore les villes américaines de Montréal (25,5 %) ou New York (13,5 %) ainsi que d’autres grandes villes comme Singapour (29,3 %) ou Sydney (25,9 %). À noter que ce logiciel prend en compte les seuls arbres des rues, ne donnant ainsi qu’une vision partielle de la canopée urbaine.

Un outil plus complet et simple à appréhender est l’indice de canopée, correspondant au % de la projection au sol des couronnes des arbres ou groupes d’arbres de plus de 3 m de hauteur sur la zone considérée. De nombreuses villes nord-américaines ont calculé cet indice qui est de 24 % pour New York, 28 % pour Toronto et 29 % pour Boston. Pour la métropole de Lyon, il a été évalué à 27 %.

Par ailleurs, les services forestiers américains ont développé un logiciel d’évaluation et d’aide à la décision, doté de nombreuses applications, appelé i-Tree. Parmi elles, i-Tree Eco permet d’évaluer les services écologiques rendus par les arbres. Cet outil a été appliqué pour la première fois en France en 2014 à Strasbourg dans le cadre d’une thèse de doctorat. L’outil complémentaire i-Tree Species permet de guider le choix, parmi 1 600 espèces, des arbres les mieux adaptés à chaque situation et chaque objectif.

Demain, de véritables « forêts urbaines » ?

De nombreuses villes ont mis en place ces dernières années ou décennies d’ambitieux programmes de plantations ligneuses, dans l’objectif de constituer de réelles « forêts urbaines ».

En 2012, Montréal s’est ainsi fixé un « plan d’action canopée » très ambitieux prévoyant la plantation de 300 000 arbres d’ici à 2025 pour atteindre un indice de canopée de 25 % (contre 20 % en 2012). Et New York a lancé en 2007 le projet MillionTreesNYC qui visait la plantation d’un million d’arbres.

En France, la métropole de Lyon a adopté dès 2000 une « charte de l’arbre » pour faire face au changement climatique.

Celle-ci comporte un « plan canopée » tout à fait exemplaire, qui a conduit à planter 33 000 arbres depuis 2003 ; l’ambition étant de planter dans la métropole lyonnaise pas moins de 40 000 nouveaux arbres d’ici à 2030, en privilégiant une diversité d’essences afin de faire face aux risques et aléas possibles.

À Paris, une analyse statistique précise des arbres du domaine public a été réalisée en 2010 par l’Atelier parisien d’urbanisme (APUR). Cet état des lieux, régulièrement mis à jour depuis, fournit des informations très détaillées et cartographiées précisément sur les arbres présents dans la capitale. Le compte actualisé à la mi-avril 2018 est de 200 389 arbres dans les espaces publics (rues, parcs, jardins et cimetières publics), dont un peu plus de 105 000 arbres d’alignement. Il s’y ajoute les quelque 300 000 arbres des 1840 hectares des bois de Boulogne et de Vincennes.

Toutes ces données sont disponibles depuis 2014 sur le portail Parisdata, qui présente la localisation précise de tous les arbres recensés dans les espaces publics, correspondant à près de 190 espèces différentes (80 % de feuillus et 20 % de conifères), dont les plus importantes sont des platanes, marronniers, tilleuls, érables, sophoras, etc.

Dans le cadre de son 1^er plan climat de 2007, Paris s’était déjà engagé à planter 20 000 arbres intramuros d’ici à 2020 : le 10 000^e a été planté le 21 mars 2018 à l’occasion de la Journée internationale des forêts. Elle a en outre lancé en 2016 l’opération « Un arbre dans mon jardin », consistant à offrir des arbres (de 1 à 5 plants) à des particuliers en les conseillant sur le choix des essences les mieux adaptées à chaque contexte, avec un objectif de plantation de 5000 arbres d’ici à 2020.

Dans le cadre de son nouveau plan « climat air énergie », adopté en novembre 2017, dont l’ambition est de constituer une ville neutre en carbone et 100 % énergies renouvelables d’ici à 2050, Paris prévoit de planter 20 000 arbres supplémentaires d’ici à 2030 et de constituer un canevas de petites forêts urbaines d’ici à 2050.

Autant d’exemples à suivre et d’opérations à multiplier dans toutes les villes au cours des prochaines décennies pour les faire évoluer vers de réelles forêts urbaines, comme autant de « cités végétales » du XXI^e siècle, pour reprendre l’expression de l’architecte futuriste Luc Schuiten.

Cet article est publié en collaboration avec les chercheurs de l’ISYEB (Institut de Systématique, Évolution, Biodiversité, Muséum national d’Histoire naturelle, Sorbonne Universités). Ils proposent chaque mois une chronique scientifique de la biodiversité, « En direct des espèces ». Objectif : comprendre l’intérêt de décrire de nouvelles espèces et de cataloguer le vivant.

Auteur : Serge Muller - 

• Professeur du Muséum national d’histoire naturelle, UMR ISYEB, Muséum national d’histoire naturelle (MNHN) – Sorbonne Universités