Sciences de l'environnement et gestion des risques

1. Sciences de l'environnement : l'écosystème

L'écosystème se compose d'un espace physique caractérisé par un certain nombre de facteurs environnementaux (température, salinité, humidité) et biotiques (organismes vivants qui l'habitent et interagissent entre eux). Les humains obtiennent des ressources extraites des écosystèmes et génèrent des impacts résultant de causes environnementales. Les sciences de l'environnement sont consacrées à l'étude des écosystèmes du point de vue de différentes disciplines (géologie, chimie, biologie, droit, éthique, etc.).

2. La surexploitation des ressources naturelles

Toutes les ressources de l'humanité proviennent de la nature pour répondre à ses besoins. Les ressources peuvent être : non renouvelables (en quantités limitées, comme le pétrole), renouvelables (inépuisables, comme le vent) et potentiellement renouvelables (peuvent s'épuiser si elles sont exploitées à une vitesse supérieure à leur régénération, comme la pêche). Il y a un sérieux problème concernant la disponibilité des ressources naturelles causé par l'explosion démographique ; à savoir, la population a une croissance pratiquement illimitée, alors que la plupart des ressources sont limitées.

3. Le développement durable

C'est le genre de développement qui répond aux besoins du présent sans compromettre la capacité des générations futures à satisfaire leurs propres besoins. Il favorise l'équilibre entre les objectifs économiques, écologiques et sociaux.

3.1 Capacité de charge et empreinte écologique

Capacité de charge : capacité d'un écosystème à maintenir la vie en son sein. Elle dépend de nombreux facteurs et est difficile à calculer pour un système complexe comme la Terre.
Empreinte écologique : surface de terre nécessaire pour produire les ressources dont l'homme a besoin et pour assimiler les déchets qu'il génère. Elle est exprimée en hectares par personne (États-Unis : 10 vs Inde : 0,8). Actuellement, on estime qu'il faudrait 1,5 planète Terre pour assurer l'avenir de l'humanité.

3.2 Principes du développement durable

• Principe de collecte et d'extraction durable : le taux d'extraction des ressources doit être égal ou inférieur à la vitesse de régénération.
• Principe de drainage durable : le taux d'extraction doit être égal au taux de création de ressources de substitution renouvelables.
• Principe de l'émission durable : le taux de rejet des déchets doit être égal ou inférieur à la capacité d'assimilation des écosystèmes.
• Le principe de l'émission zéro : réduire à zéro les émissions de polluants.
• Principe d'intégration durable : les agglomérations urbaines ne doivent pas dépasser la capacité de charge du territoire.
• Principe de sélection durable des technologies : encourager l'utilisation de technologies plus efficaces.
• Principe de précaution : utiliser des modèles pour éviter les risques et les catastrophes écologiques.

4. L'eau comme ressource

L'eau est une ressource renouvelable, mais limitée en raison, entre autres, de sa répartition inégale à la surface de la Terre et de la rareté de l'eau douce propre à la consommation humaine. La pénurie d'eau douce est due à la forte croissance démographique, au développement urbain, à l'augmentation des activités industrielles et agricoles, à la pollution et à la déforestation.

Utilisation de l'eau : agriculture et élevage (70 %), industrie (22 %) et ménages (8 %). Le problème de l'eau réside dans la surexploitation des ressources : le taux de consommation d'eau est supérieur à sa rénovation, conduisant à une diminution spectaculaire des stocks. Dans le cas des eaux souterraines, cela devient beaucoup plus grave.

4.1 La planification de l'eau

Elle implique une série de mesures d'économie, techniques et politiques :

• Les mesures d'économie : amélioration des systèmes d'irrigation agricole, promotion des cultures traditionnelles, recyclage industriel, prévention de la pollution urbaine, purification et réutilisation des eaux usées, éducation environnementale et tarification liée à la valeur réelle.
• Les mesures techniques : construction de barrages, de réservoirs, d'usines de dessalement et transferts d'eau. Ces travaux coûteux sont utilisés en dernier recours car ils impactent l'environnement.
• Les mesures politiques : développement de lois et d'accords internationaux (ex: Conférence de Dublin, 1992).

5. Ressources de la biosphère

La biosphère est le groupe d'écosystèmes présents sur Terre. Nous utilisons ses ressources : sols, cultures, bétail, sylviculture et pêche.

• 1. Biodiversité : Diversité des organismes dans une zone donnée. Elle sert de source de nourriture et de matières premières.
• 2. Sol : Important pour l'agriculture ; sa qualité dépend des méthodes utilisées.
• 3. Ressources agricoles et élevage : L'évolution vers l'agriculture intensive a causé des problèmes environnementaux. L'agriculture biologique est une alternative basée sur les ressources naturelles, sans produits chimiques de synthèse ni OGM. Elle préserve la fertilité des sols et la santé. L'élevage biologique suit les mêmes principes (animaux en extérieur, nourriture naturelle), mais les produits sont plus coûteux.
• 4. Pêche : Ressource surexploitée par la pêche intensive. L'alternative est l'aquaculture (élevage d'organismes aquatiques).
• 5. Ressources forestières : Les forêts fournissent bois, huiles, gommes, résines, médicaments et aliments (cacao, café). Elles sont essentielles au maintien de la biosphère.

6. Les ressources minérales

Les ressources minérales sont considérées comme non renouvelables à l'échelle humaine, car leur formation est très lente. Une consommation excessive peut conduire à leur épuisement.

7. Les ressources énergétiques

Les sources les plus utilisées sont : pétrole, charbon, gaz naturel, énergie nucléaire et hydroélectricité. Seule cette dernière est renouvelable. L'augmentation de la consommation d'énergie impose d'opter pour des alternatives.

7.1 Énergies classiques

• Énergies fossiles (charbon, pétrole, gaz naturel) : formées par la transformation de matière organique. Très polluantes (gaz à effet de serre).
• Énergie nucléaire de fission : utilise l'uranium. Problèmes : stockage des déchets et risques d'accidents.
• Hydroélectricité : utilise l'énergie des chutes d'eau. Ne pollue pas mais nécessite de grandes infrastructures. Les petites centrales ont moins d'impact.

7.2 Énergies alternatives

Elles comprennent l'énergie solaire (Soleil), éolienne (vent), la biomasse, la géothermie (chaleur interne), l'énergie marémotrice (marées) et l'hydrogène.

8. Penser globalement, agir localement

Des mesures doivent être prises à deux niveaux :

• Politique : Sommets et traités internationaux (ex: Sommet de la Terre à Rio, 1992) pour des stratégies de développement durable.
• Social : Mesures citoyennes pour économiser l'énergie, réduire la production de déchets et promouvoir le recyclage.

Risques naturels et catastrophes

Risque naturel : processus naturel menaçant la vie ou la propriété. Ils peuvent dériver de la dynamique interne (volcans, séismes, tsunamis) ou externe (dunes, climat).
Catastrophe naturelle : effet perturbateur d'un phénomène naturel extraordinaire sur un territoire et sa population.
Désastres naturels : catastrophes de grande ampleur nécessitant une aide extérieure. L'activité humaine peut intensifier ces risques.

Les facteurs humains influençant l'intensité des catastrophes sont : la croissance démographique incontrôlée (constructions inadaptées), le réchauffement de la planète (phénomènes météorologiques extrêmes), la déforestation (érosion et inondations) et la pauvreté (manque de moyens de protection).

2. Analyse et planification des risques

Trois facteurs sont à considérer :

• A. Aléa (P) : probabilité qu'un phénomène cause des dommages à un endroit et un moment donnés (mesuré par degrés ou temps de retour).
• B. Vulnérabilité (V) : représente les dommages potentiels (économiques, vies humaines), de 0 à 1.
• C. Exposition (E) : total des personnes ou biens exposés.

Évaluation du risque (R) = P x V x E. La planification inclut la prédiction et la prévention :

• Prévision : élaboration de cartes de risques.
• Prévention : réduction des dommages par des mesures structurelles (bâtiments parasismiques) ou non structurelles (plans d'évacuation).

3. Le risque volcanique

Les facteurs incluent le type d'éruption, la population touchée et les risques associés (gaz toxiques, coulées de boue).
Type d'éruption : dépend du temps de retour et de l'explosivité (viscosité et gaz). Types : hawaïenne, strombolienne, vulcanienne et plinienne.

Urbanisme et risques volcaniques

• Mesures de prédiction : surveillance des précurseurs (bruits, séismes, température).
• Mesures préventives : limitation des implantations, abris, plans d'évacuation et toits en pente.

4. Le risque sismique

Les effets d'un séisme dépendent de la magnitude, de la profondeur (hypocentre), du terrain et des bâtiments. Le cycle sismique comprend :

• Phase I : longue inactivité.
• Phase II : déformation élastique et petits séismes.
• Phase III : séismes précurseurs (parfois).
• Phase IV : séisme principal suivi de répliques.

Planification du risque sismique

• Prédiction : peu fiable à court terme ; probabilités à long terme.
• Prévention : construction parasismique (structurelle) et aménagement du territoire ou éducation (non structurelle).

5. Les tsunamis

Vague géante produite après un séisme sous-marin (raz de marée), une éruption ou un glissement. Ils prennent du temps pour atteindre la côte, permettant leur détection par des marégraphes et tsunamimètres pour évacuer les zones.

6. Les diapirs de sel

Ce sont des amas de sels sous la surface qui remontent en raison de leur faible densité, générant un sol instable. Prévention : éviter les infiltrations d'eau et combler les cavités.

7. La subsidence

Affaissement brusque (effondrement) ou lent (subsidence).
Effondrement : typique du relief karstique ou minier.
Subsidence : dans les sols argileux par extraction d'eau souterraine. Prédiction et prévention : cartes géophysiques et codes du bâtiment.

8. Les sols expansifs

Sols contenant des matériaux (comme les argiles) changeant de volume avec l'humidité. Risque : perte de stabilité des fondations des bâtiments.

9. Les mouvements de dunes

Les masses de sable peuvent envahir les zones humaines (cultures, routes). Prévention : construction d'obstacles et revégétalisation pour ralentir la progression.

10. Les glissements de terrain

Mouvements de surface causés par la gravité.

• Causes naturelles : nature du terrain, séismes, pluies.
• Causes anthropiques : déboisement, urbanisation sensible.

Types : éboulements, avalanches, coulées de boue. Mesures : observation des pentes, murs de soutènement, filets, drainage et revégétalisation.

11. Risques climatiques et météorologiques

• Cyclone tropical : tempête tournant autour d'une basse pression.
• Ouragan : vents de plus de 118 km/h avec un œil central.
• Typhon : nom donné aux ouragans dans l'océan Indien et le Pacifique.
• Tornade : vent violent avec nuage en entonnoir.
• Prédiction : utilisation de satellites.

Goutte froide : situation commune en Espagne (fin d'été/automne) où de l'air froid est entouré d'air chaud, provoquant des pluies torrentielles.

Inondations : risque naturel le plus destructeur. Causes : pluies fortes, débordements, ruptures de barrages, tsunamis ou imperméabilisation des sols. Prédiction : cartographie des risques. Prévention : barrages, reboisement (structurel) et plans de protection civile (non structurel).

12. Le risque cosmique

Possibilité d'impact de météorites, astéroïdes ou comètes. Si l'impact de gros astéroïdes est rare, celui de petites météorites est commun. Les conséquences pourraient être catastrophiques.