Si l’intérieur de la Terre interpelle les scientifiques, il en va évidemment de même pour la mince pellicule qui l’englobe : la croûte terrestre. Car c’est cette « peau » très fine – une trentaine de kilomètres en moyenne pour la partie continentale, et environ sept sous les océans – qui offre à l’homme tout ce dont il a besoin : eau, terres cultivables, pétrole, métaux et autres ressources naturelles qui se sont accumulées depuis très longtemps. Le problème est qu’elle est flottante, fragile, cassante, sans cesse en mouvement (tectonique des plaques) et soumise aux soubresauts du manteau ce qui en fait une enveloppe complexe, souvent dangereuse et difficile à comprendre. En effet, la croûte sur laquelle nous marchons aurait commencé à se former il y a environ 3,8 milliards d’années, à la fin de l’Hadéen, lorsque du matériau du manteau se serait solidifié en refroidissant. Problème : aujourd’hui, la surface terrestre subit de plein fouet de nombreux changements, en raison de phénomènes entièrement naturels, mais aussi de la surexploitation humaine ou parfois même des deux à la fois. Face à l’urgence, les chercheurs se demandent donc comment va évoluer la surface de la Terre, avec la montée des eaux ou encore l’érosion. Mais ils s’interrogent aussi sur l’impact de l’homme et sur la manière de mieux gérer notre planète et ses trésors.


Montée des eaux
Deux tiers d’eau pour un tiers de terres émergées. C’est ce que découvrirait un touriste spatial regardant la planète bleue. Mais le profil des rivages ne date pas d’hier. Il y a 18 000 ans, la mer se trouvait 120 mètres plus bas. À l’époque, des glaciers gigantesques descendaient très bas en latitude. Puis, la température a grimpé. Dilaté par son réchauffement et nourri de la fonte des glaces, l’océan a gonflé très vite, d’une centaine de mètres en 12 000 ans. Il y a 6 000 ans, la tendance s’est atténuée. « C’est là que le profil actuel des côtes a commencé à se dessiner, raconte Bernadette Tessier (CNRS), du laboratoire « Morphodynamique continentale et côtière » à Caen¹, qui vient de recevoir le prix Adrien Constantin de Magny de l’Académie des sciences. L’eau montant moins vite (10 à 15 mètres en 6 000 ans), les sédiments se sont stockés, et les littoraux se sont stabilisés. » Comme les climats anciens, le passé littoral se lit dans des carottes extraites du sol : « Les sédiments enregistrent les paysages », confie la chercheuse. La machine à remonter le temps fonctionne jusqu’à un million d’années, ce qui a permis de constater que l’océan gonfle et se rétracte tous les 120 000 ans, au rythme des périodes interglaciaires puis glaciaires.

Un littoral en mouvement
Aujourd’hui, le réchauffement du climat est visible : les océans grimpent de trois millimètres par an, en moyenne. « Attention, les disparités sont très fortes, corrige l’universitaire Franck Levoy, du même laboratoire. On observe parfois localement des taux annuels de cinq, voire dix millimètres. » Dans les grands deltas où les sédiments s’accumulent, comme au Bangladesh, l’enfoncement des sols s’ajoute à l’élévation de l’eau, accélérant l’érosion. À l’inverse, en Scandinavie, privés du poids de glaciers aujourd’hui disparus, des sols se rehaussent au point de faire baisser le niveau relatif des eaux.
Pour prévoir l’évolution des traits de côte, il faut surtout connaître les niveaux extrêmes. « Le recul se fait sous l’action des vagues. Celles-ci augmentent localement le niveau de la mer et accroissent l’érosion. » Les tempêtes qui surviennent à marée haute la démultiplient. Et si d’aventure le climat devait doper leur intensité, l’érosion des côtes en serait amplifiée, surtout dans les régions de dunes et de sable.
Les humains ont aussi directement modifié les paysages côtiers. Drainage à des fins agricoles, polders, digues et barrages sur les fleuves, qui fixent les sédiments, changent la donne. De même, les ouvrages portuaires modifient parfois les transports de sédiments au point d’amplifier l’érosion de manière spectaculaire. « À cause de cela, les côtes togolaises et du sud de Nouakchott, en Mauritanie, reculent par endroits de vingt-cinq mètres par an, justifie Franck Levoy. Vingt pour cent du littoral de la planète est sableux, dont les deux tiers sont en érosion et le reste stable, voire en train d’engraisser. »
Face à la montée des eaux et pour lutter contre l’érosion, la science sort l’artillerie lourde. Car il est impératif de décliner localement les prévisions, qui chiffrent la hausse globale dans une fourchette de 18 à 59 centimètres pendant ce siècle. Les chercheurs créent des plages dans des canaux à vagues en laboratoire ; lisent les images satellites ; s’équipent de lidars, ces lasers aéroportés qui dressent des cartes en relief, comme celui dont sera bientôt dotée l’unité où travaille Franck Levoy, une première financée par les quatre régions du littoral de Manche et de mer du Nord et le CNRS. Ces données sont ensuite introduites dans des modèles informatiques pour – entre autres – déterminer les lieux où il sera impératif d’agir. Car il faudra faire des choix. Recharger dunes et plages, quand on dispose de sédiments, comme cela se fait déjà aux Pays-Bas. Rehausser des digues. Parfois, accepter de reculer devant les flots, comme l’envisage la Grande-Bretagne pour certains rivages.

L’érosion des reliefs
Bien évidemment, les côtes ne sont pas les seules victimes de l’érosion. Les reliefs sont également mis à rude épreuve. « Il s’agit de comprendre l’effet d’un changement du régime de précipitations, explique François Métivier, de l’IPGP. Les moyennes annuelles évoluent peu, mais l’augmentation des phénomènes extrêmes modifie l’érosion. Est-elle multipliée par dix ou par cent quand il tombe dix fois plus d’eau lors d’un même événement ? »
Comme ces phénomènes sont rares, les scientifiques n’ont pas tout le loisir de les observer. « Nous devons nous installer là où l’exception devient la norme, comme en Guadeloupe et en Martinique, où nous faisons des bilans d’érosion et étudions les rivières. » Quand survient un cyclone, leur débit peut être multiplié par cent en une demi-heure, et le transport de matériaux est spectaculaire. « Un typhon est une chasse d’eau, confirme Jacques Malavieille (CNRS), du laboratoire « Géosciences Montpellier »². À Taïwan, dont le relief est très accidenté – grande comme seulement quatre fois la Corse, l’île culmine à 4 000 mètres –, chaque cyclone enlève tout ce qui se trouve dans les vallées. » D’où le besoin de comprendre ces mécanismes de transport. D’une part, en laboratoire, en reconstituant reliefs et rivières. Et aussi sur le terrain, en installant des capteurs qui détectent les matières en suspension dans l’eau des rivières, des radars, et même des drones, petits avions télécommandés qui photographient les terrains survolés.

Modes de culture
Le travail de terrain permet aussi de savoir ce qui se passe sur les sols cultivés. Car les pratiques culturales peuvent atténuer ou amplifier l’érosion de la fine couche fertile qui recouvre les roches mères. « Nous avons par exemple comparé les techniques culturales utilisées dans les vignobles, raconte Yves Le Bissonnais, chercheur de l’Inra à Montpellier³. On constate un écart de 1 à 20 sur l’érosion. Par exemple, le désherbage chimique laisse les sols nus et très vulnérables. » Quatre facteurs conditionnent l’érosion : les agents naturels (vents et précipitations), la pente, la nature du sol, et bien évidemment la couverture végétale. « Du coup, une grande partie des sols de la planète est menacée par la mise en culture. En France, ils sont relativement préservés car l’agriculture s’est développée progressivement, dessinant des mosaïques de petites parcelles séparées par des haies, des chemins. À l’inverse, dans les grandes plaines américaines, la mise en culture a été brutale et très étendue. Rien n’arrête les matières transportées. Les sols y ont été très abîmés jusqu’à l’adoption de pratiques antiérosives. » Yves Le Bissonnais s’inquiète de l’essor rapide de la canne à sucre au Brésil, et des palmiers à huile en Asie, notamment en raison du boom des agrocarburants : « Le défrichage des forêts humides se fait souvent par brûlis. Le feu met les sols à nu, et détruit la matière organique qui constitue un véritable ciment contre l’érosion. Cela entraîne la destruction, irréversible à l’échelle humaine, de sols qui ont mis des milliers d’années à se former. »
À force d’expérience, les chercheurs connaissent pourtant des pratiques agricoles qui évitent le ruissellement, protègent la couche fertile et évitent les intrusions des engrais et produits phytosanitaires dans l’eau douce. En Argentine, et au Brésil par exemple, on pratique souvent une culture sans labour, qui limite l’érosion. « En Europe, dans les rotations de cultures, il faut développer les cultures intermédiaires, par exemple des moutardes, pour éviter de laisser les sols à nu l’hiver », explique Yves Le Bissonnais. Ailleurs, il serait efficace de morceler à nouveau les surfaces pour bloquer l’érosion ; de développer l’agroforesterie, associant cultures vivrières et forêts. Mais le maintien des espaces naturels sera difficile. Car la démographie galope : près de 60 millions de bouches de plus à nourrir chaque année, 2,5 milliards d’ici à 2050 quand, en principe, la population devrait se stabiliser. « Là, les besoins supplémentaires de l’Asie en nourriture sont estimés à un milliard de tonnes par an, prévient Ghislain de Marsily, membre de l’Académie des sciences et chercheur au laboratoire « Structure et fonctionnement des systèmes hydriques continentaux » (Sisyphe)⁴. Sur ce continent, 75 % des terres disponibles sont déjà cultivées. » Autrement dit, il faudra produire ailleurs. « Par exemple en Amérique du Sud, où un milliard d’hectares sont disponibles », indique Ghislain de Marsily, citant des travaux de Michel Griffon au Cirad. Des terres qui seraient gagnées en défrichant les paysages amazoniens. Ailleurs, à cause notamment du réchauffement, les déserts devraient progresser comme aujourd’hui au Sahel, en Chine ou en Australie. Difficile de prévoir quelle sera la physionomie de notre planète dans une cinquantaine d’années. Mais elle ne ressemblera que peu à ce que nous en voyons aujourd’hui.

Denis Delbecq

La tectonique en bac à sable Dans l’équipe de Jacques Malavieille, au groupe Géosciences du CNRS, si les chercheurs jouent dans les bacs à sable, c’est pour la bonne cause. Car ces machines à sable déroulent les processus comme un film d’animation : les plaques tectoniques se heurtent et les chaînes de montagnes se forment en accéléré. Un plancher roulant au fond d’une sorte d’aquarium, des couches de sable de différentes couleurs, et c’est parti pour un modèle « analogique », reproduisant par exemple la côte du Costa Rica, où la plaque océanique s’enfonce sous le continent. Les couches de sable – imitant les sédiments accumulés dans l’océan – se tordent, trahissant la violence des chocs. Les pseudo-volcans sous-marins s’engouffrent sous le « continent » comme si le sable s’était tout à coup solidifié.Aujourd’hui, les chercheurs simulent l’érosion. À l’aide de brumisateurs, ils reproduisent ruissellement, transports de matière, formation de bassins versants et de fleuves… Indispensable pour comprendre comment l’évolution du climat redessinera les reliefs. D.D. © E. Perrin/CNRS Photothèque Ces expériences, construites à l'aide de sable, de semoule de blé dur, de sirop d'érable, etc., permettent de reproduire en accéléré les mouvements tectoniques. Ci-dessous, reconstitution d'un processus de subduction.