Les zones humides déterminent le rythme annuel du ruissellement dans le nord des Grandes Plaines

Pourquoi les zones humides de prairie comptent pour l’eau et les inondations

Les prairies ondulantes du nord des Grandes Plaines sont parsemées de millions de petites mares connues sous le nom de zones humides à mares des prairies. À première vue, elles ressemblent à des taches bleues éparses sur le paysage, mais cette étude montre qu’elles contrôlent discrètement la quantité d’eau qui quitte la terre sous forme d’écoulement fluvial chaque année. Comprendre ce rôle caché est essentiel pour gérer les inondations, les sécheresses et la qualité de l’eau dans l’une des régions agricoles les plus productives d’Amérique du Nord.

Petites dépressions, grande mission

La région des Prairie Potholes s’étend sur des parties du Canada et des États-Unis et contient entre cinq et huit millions de zones humides peu profondes creusées par les glaciers. La plupart de ces bassins ne sont pas connectés en permanence aux rivières. Ils se remplissent plutôt de la fonte des neiges et des pluies, et ne débordent vers les cours d’eau voisins que parfois. Lors des années humides, des dépressions voisines peuvent se rejoindre pour former de vastes complexes aquatiques. Ces cycles de remplissage et de débordement déterminent non seulement quand et comment les rivières montent ou baissent, mais aussi si les zones humides retiennent ou libèrent des nutriments et du carbone en aval. Jusqu’à présent, toutefois, la plupart des connaissances sur ces dynamiques provenaient d’études de cas isolées, laissant ouverte la question de l’importance des zones humides pour le comportement interannuel des rivières à l’échelle de toute la région.

Suivre l’eau depuis l’espace et sur le terrain

Pour répondre à cette question, les chercheurs ont combiné 38 ans d’images satellites avec des relevés climatiques et des mesures fluviales de 109 bassins versants à travers la région des Prairie Potholes. À partir des données satellitaires, ils ont calculé, pour chaque année, quelle proportion de la superficie de chaque bassin avait été couverte d’eau stagnante dans les zones humides au moins une fois durant l’« année hydrologique » (d’octobre à septembre). Ils appellent cela la Surface Maximale Inondée des Zones Humides, qui reflète le nombre de mares ayant effectivement retenu de l’eau suffisamment longtemps pour influencer le ruissellement. À partir des enregistrements fluviaux, ils ont estimé quelle part des précipitations annuelles quittait le bassin sous forme d’écoulement, et avec quelle efficacité les épisodes extrêmes de pluie et de neige se traduisaient en hautes eaux. Ils ont aussi rassemblé un ensemble d’indicateurs climatiques, incluant la sécheresse, l’importance de la neige, ainsi que le calendrier et l’intensité des précipitations et de la fonte des neiges.

Les zones humides, pas le temps, fixent le rythme annuel

En utilisant une approche statistique qui distingue les influences se chevauchant, l’équipe a comparé le pouvoir explicatif du climat versus celui de l’inondation des zones humides. Dans près de sept bassins sur dix, les variations annuelles de la surface en eau des zones humides étaient plus fortement liées au ruissellement annuel que n’importe quel indice climatique testé par les auteurs, y compris la sécheresse ou la durée persistante de la neige. Le climat reste important, mais principalement parce qu’il contrôle la quantité d’eau stockée dans les zones humides. Dans de nombreux bassins, par exemple, les années avec une couverture neigeuse plus longue tendent à produire des inondations de zones humides plus étendues, ce qui conduit ensuite à des débits fluviaux plus élevés. Une fois l’effet de l’inondation des zones humides pris en compte, le lien statistique direct entre le climat et le ruissellement s’est fortement affaibli.

Seuils cachés et tampon naturel

Les auteurs ont ensuite étudié la réponse du ruissellement à mesure qu’un pourcentage croissant des zones humides d’un bassin se remplissait. Dans la plupart des bassins où les zones humides dominaient, la relation s’est révélée fortement non linéaire. Pendant de nombreuses années, même avec l’augmentation du nombre de mares remplies, très peu d’eau supplémentaire atteignait les rivières : le paysage se comportait comme une éponge, absorbant et stockant l’humidité entrante. Mais une fois qu’une fraction critique de la surface en zones humides était inondée, l’eau supplémentaire se traduisait soudainement par des débits fluviaux beaucoup plus importants et des événements de hautes eaux plus fréquents. Ce comportement proche d’un seuil était le plus marqué dans les bassins riches en « zones humides géographiquement isolées » – des dépressions situées à l’écart des principaux chenaux. Là où ces pools isolés sont répandus, ils fournissent un stockage substantiel qui peut retenir l’eau jusqu’à ce qu’ils basculent collectivement vers un état dominé par le débordement.

Ce que cela signifie pour les inondations, les sécheresses et la qualité de l’eau

Ces résultats replacent les zones humides de prairie en tant que régulateurs actifs du cycle hydrologique régional plutôt que simples flaques passives. En stockant l’eau pendant les phases de remplissage et en ne la libérant que lorsque certains seuils sont franchis, elles atténuent les variations entre années humides et sèches et tempèrent la conversion de tempêtes intenses en inondations dommageables. Les mêmes seuils s’appliquent aux nutriments : lorsque les zones humides sont en mode stockage, elles ont tendance à retenir les engrais et autres polluants ; lorsqu’elles débordent, ces matières peuvent être rapidement lessivées vers les lacs et rivières en aval. À mesure que le changement climatique modifie l’enneigement et les régimes de tempêtes et que le drainage continue de supprimer les dépressions, de nombreux bassins risquent de passer d’un comportement tamponné, dominé par le stockage, à des régimes plus linéaires et climato-dépendants, avec des crues plus brusques et une moindre résilience face aux sécheresses.

Pourquoi protéger les mares de prairie, c’est protéger des populations

Pour les non-spécialistes et les décideurs, le message est simple : dans le nord des Grandes Plaines, la superficie de terres couverte d’eau dans les zones humides chaque année détermine en grande partie la quantité d’eau — et potentiellement la quantité de nutriments — qui parviennent aux rivières. Le climat fixe les apports, mais ce sont les zones humides inondées qui règlent le rythme. Maintenir et restaurer ces petites dépressions souvent non protégées — en particulier celles non connectées directement aux rivières — est donc une stratégie fondée sur la nature puissante pour stabiliser les ressources en eau, réduire les risques d’inondation et améliorer la qualité de l’eau en aval dans une région chauffée et intensivement cultivée.

Citation: Rahmani, J., Creed, I.F., Badiou, P. et al. Wetlands set the pace of annual runoff in the northern Great Plains. Commun Earth Environ 7, 368 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03318-0

Mots-clés: zones humides à mares des prairies, amortissement du ruissellement, risque d’inondation, conservation des zones humides, hydrologie des Grandes Plaines