Les milieux arides et semi-arides couvrent environ un tiers de la surface terrestre.Ces régions sont définies par de faibles précipitations annuelles – généralement inférieures à 250 mm dans les zones arides et entre 250 et 500 mm dans les zones semi-arides – combinées à des taux d'évaporation élevés. L'interaction entre une humidité limitée, des rayonnements solaires intenses et une végétation clairsemée crée un ensemble distinct de processus d'érosion et d'érosion qui façonnent des paysages spectaculaires et présentent des défis de gestion uniques.

Processus d'altération dans les milieux arides et semi-arides

Les conditions météorologiques dans les terres arides sont dominées par des mécanismes physiques (mécaniques), bien que les conditions météorologiques chimiques et biologiques se produisent également à des taux réduits. Les fluctuations extrêmes de la température entre le jour et la nuit, la rareté de l'eau pour les réactions chimiques et la prévalence des sels contribuent tous à un régime d'altération qui diffère sensiblement des régions humides.

Conditions météorologiques physiques

L'altération physique est l'agent principal de la dégradation des roches dans les climats arides et semi-arides.

  • Stress thermique dû aux fluctuations de température: Les oscillations quotidiennes de température peuvent dépasser 30°C (54°F) dans des déserts comme le Sahara ou l'Atacama. Les roches se développent lorsqu'elles sont chauffées pendant la journée et se contractent lorsqu'elles sont refroidies la nuit.
  • Gross Wedging:[ Dans les régions semi-arides d'altitude plus élevée ou pendant les mois d'hiver, l'eau peut geler dans les fissures rocheuses. L'expansion de l'eau lors du gel exerce une pression énorme (jusqu'à 2 000 atmosphères) qui élargit les fissures.
  • Haloclastie du sel: Peut-être le processus d'altération le plus caractéristique dans les terres arides. Les eaux souterraines ou les précipitations occasionnelles transportent des sels dissous (p. ex. chlorure de sodium, sulfate de calcium) dans les pores et les fissures de la roche. Lorsque l'eau s'évapore, les cristaux de sel se développent et se développent, générant des contraintes internes qui désintègrent la roche.
  • Release de pression (Sheeting):[ Comme le matériau de la charge s'érode, les roches profondément assises s'étendent et se fissurent parallèlement à la surface. Cette exfoliation produit des reliefs en forme de dôme comme ceux vus dans les formations de granit du parc national Joshua Tree.

Conditions atmosphériques chimiques

Les conditions climatiques sont limitées dans les régions arides en raison de la faible disponibilité en eau, mais elles se produisent, surtout après de rares précipitations ou dans des microenvironnements où l'humidité persiste:

  • Hydration et hydrolyse: Lorsque l'eau est présente, des minéraux comme le feldspath peuvent se décomposer en minéraux argileux. Ceci est lent dans les déserts mais accélère près des cours d'eau éphémères ou dans les déserts côtiers dépendants du brouillard comme la Namibie.
  • Oxydation:[ Les minéraux ferreux réagissent avec l'oxygène pour former des oxydes de fer (rouille), donnant de nombreuses roches désertiques une patine rougeâtre ou jaunâtre. Les grès rouges répandus du plateau du Colorado en sont un exemple classique.
  • Carbonation: Le dioxyde de carbone dissous dans l'eau de pluie forme un acide carbonique faible, qui dissout lentement la calcite dans le calcaire. Ce processus peut produire des caractéristiques karstiques dans les climats arides, comme les puits et les grottes du désert d'Atacama.
  • Dissolution des minéraux solubles: Le gypse et les autres minéraux évaporites se dissolvent relativement facilement, contribuant à la formation de chaussées désertiques et de casseroles de sel.

Conditions météorologiques biologiques

Les lichens et les cyanobactéries qui poussent sur les surfaces rocheuses produisent des acides qui étendent les minéraux. Les racines végétales, surtout des arbustes tolérants à la sécheresse, peuvent se coincer dans les fissures et les élargir. Les animaux et les termites qui s'entassent se mélangent et aérer le sol, augmentant l'exposition aux agents altérants.

Procédés d'érosion dans les régions arides et semi-arides

L'érosion des terres arides est épisodique et souvent violente. Comme la végétation est clairsemée, les sols et les roches sont directement exposés aux forces érosive du vent et de l'eau.

Érosion du vent (procédés oléiques)

Le vent est un puissant agent d'érosion dans les milieux arides où les sédiments secs à grains fins sont facilement disponibles.

  • Déflation: Le levage et l'enlèvement de particules lâches par le vent. La déflation abaisse la surface du sol et crée des caractéristiques comme les évacuations, les chaussées désertiques (graves de laitier) et les creux de déflation.
  • Abrasion: Les particules de sable et de poussière dues au vent agissent comme des sablageurs naturels. Elles abradent les surfaces rocheuses, créant des formes de terre simplifiées appelées yardangs, ventifacts (roches à facettes) et des rainures dans le substratum. L'abrasion est plus efficace à quelques mètres de la surface du sol où les concentrations de particules sont les plus élevées.
  • Saltation: Le mode de transport de sable primaire, où les grains rebondissent le long de la surface. Ce processus est responsable de la formation des dunes, y compris les dunes étoiles, les dunes barchan en forme de croissant, et les dunes linéaires communes dans les déserts.
  • Suspension: Les particules très fines (silt et argile) peuvent être élevées dans l'atmosphère et transportées sur des centaines ou des milliers de kilomètres, comme le montrent les panaches de poussière sahraouis qui atteignent l'Amazonie.

Érosion de l'eau (procédés de fluoration)

Bien que l'eau soit rare, lorsqu'elle tombe – généralement comme des orages intenses et de courte durée – le ruissellement qui en résulte peut causer une érosion catastrophique. La végétation clairsemée et les sols souvent imperméables et encroûtés permettent un écoulement rapide des terres.

  • Érosion par écoulement : L'impact de la goutte d'eau déloge les particules du sol, qui sont ensuite facilement transportées par un écoulement ultérieur.
  • Érosion de la feuille:[ De fines couches d'eau s'écoulent à travers la surface, enlevant une couche uniforme de sol. C'est souvent la première étape de l'érosion de l'eau avant que des forages ne se développent.
  • Érosion de la rivière et du goulet: Le flux concentré crée de petits canaux (flux) qui peuvent s'approfondir dans des ravins dans un seul événement de tempête.
  • Flash Flooding:[ La libération soudaine de grands volumes d'eau après des pluies intenses peut transporter des quantités massives de sédiments. Ces événements de haute énergie remodelent les lits de rivière, déposent des ventilateurs alluviaux et carrissent des canyons. Les systèmes emblématiques wadi de la péninsule arabique et arroyos du Sud-Ouest américain sont des produits de tels processus.

Gaspillage de masse et érosion gravitationnelle

Les chutes de pierres, les glissements de terrain et les écoulements de débris surviennent lorsque les conditions météorologiques affaiblissent les pentes et les précipitations ou que l'activité sismique déclenche le mouvement. Les effondrements secs dus à la sous-découpe des bases de falaises par les conditions salines ou les crues éclairs produisent des pentes de talus à la base des buttes et des mésas.

Formes de terre distinctes créées par l'altération et l'érosion des arides

La combinaison de l'altération et de l'érosion des terres arides produit certains des paysages les plus frappants visuellement sur Terre.

  • Buttes et Mesas: Collines à flanc plat avec des côtés raides, formées lorsque la roche de culot résistante protège les strates sous-jacentes plus douces de l'érosion.
  • Arches et Hoodoos: Les arcs de pierre (p. ex. dans le parc national Arches, Utah) sont créés par l'érosion saline et le gel de la mer. Les Hoodoos sont de grandes flèches minces de roche laissées après l'érosion différentielle.
  • Yardangs: Des crêtes tronquées, sculptées par le vent, qui ressemblent à des coques de bateau inversées. Elles sont alignées sur les vents dominants et sont communes dans les déserts hyperarides comme le Dasht-e Lut iranien.
  • Dessert Pavements:[ Les surfaces recouvertes d'une mosaïque de fragments de roche, qui se rapproche, formée comme déflation, éliminent les fines.
  • Playa Lakes and Salt Flats: Des lits de lacs secs où s'accumulent des minéraux d'évaporite, comme les Sel Flats Bonneville en Utah.
  • Dunes: Les accumulations de sable façonnées par le vent. Les types de dune varient selon la direction du vent et l'approvisionnement en sédiments, depuis les dunes barchan isolées jusqu'aux chaînes linéaires massives.

Défis posés par l'érosion et l'altération des terres arides

Ces processus naturels, amplifiés par la variabilité climatique et la pression humaine, créent de graves défis environnementaux et socioéconomiques.

Dégradation des sols et désertification

La désertification, qui s'est étendue dans des zones autrefois productives, est accélérée par le surpâturage, la déforestation et l'irrigation non durable. La Convention des Nations Unies sur la lutte contre la désertification estime que la désertification menace les moyens de subsistance de plus d'un milliard de personnes dans le monde.

Risque de pénurie d'eau et d'inondation soudaine

Les tempêtes qui fournissent de l'eau vitale provoquent également une érosion rapide, l'envasement des réservoirs et la destruction des infrastructures. Les inondations éclairs dans les wadis et les arroyos sont une cause majeure de décès liés aux conditions météorologiques dans les régions désertiques.

Perte de biodiversité et fragmentation de l'habitat

L'érosion élimine le sol et la végétation qui soutiennent des espèces de terres arides spécialisées. La fragmentation de l'habitat par les ravins et les zones de protection du vent rend plus difficile la migration ou la recherche de ressources pour les espèces.

Impacts sur l'infrastructure et le patrimoine culturel

L'abrasion éolienne endommage les routes, les bâtiments et les panneaux solaires. Le sel corrode les structures en béton et en pierre, menaçant les monuments antiques tels que les ruines de Petra en Jordanie et le Grand Sphinx en Egypte.

Stratégies d ' adaptation et d ' atténuation

La gestion de l'érosion et de l'altération des sols dans les milieux arides et semi-arides nécessite des approches intégrées qui combinent les connaissances traditionnelles et la science moderne.

Techniques végétatives

  • Résorption de la végétation indigène: Planter des espèces profondément enracinées et résistantes à la sécheresse comme le buisson à créosote, l'acacia et les succulents aide à lier le sol avec les racines et à réduire la vitesse du vent près du sol.
  • Agroforesterie et brise-vent: Les plantations linéaires d'arbres ou d'arbustes (vents brisés) interceptent le vent et le piège soufflant de la neige ou du sable. L'initiative de la Grande Muraille verte dans tout le Sahel est un exemple à grande échelle d'utilisation des brise-vent pour lutter contre la désertification.
  • Contour Ferme et terrassement:[ Sur les pentes, le labourage contourné et les terrasses en pierre réduisent la vitesse de ruissellement de l'eau, ce qui permet d'accroître l'infiltration et le piégeage des sédiments.

Méthodes mécaniques et structurelles

  • Fences et filetage de sable: Des barrières temporaires ou permanentes réduisent la vitesse du vent et piègent les dunes de sable qui migrent. Elles sont largement utilisées dans le désert de Gobi pour protéger les chemins de fer et les autoroutes.
  • Vérifier les barrages et les Gabions: Les petits barrages construits à travers les ravins ralentissent le débit de l'eau et capturent les sédiments, stabilisant progressivement le chenal.
  • Roughening de surface:[ Les techniques comme labourer profondément avec subsurfaçage ou placer de grandes roches sur le sol exposé créent une rugosité qui diminue l'érosion éolienne.
  • Stabilisation du sel:[ Dans certaines régions, l'ajout de gypse ou d'autres modifications chimiques aide à lier les particules du sol.

Conservation et gestion de l'eau

  • Rainwater Harvesting: Capturer le ruissellement des coteaux ou des toits en citernes ou en petits réservoirs fournit de l'eau pour l'irrigation et réduit le ruissellement érosif.
  • Drip Irrigation et Mulching: Une irrigation efficace réduit la perte d'eau et empêche la salinisation des sols.
  • Recharge de l'aquifère géré:[ Diriger les eaux de crue dans des bassins perméables réapprovisionne l'eau souterraine et réduit les vitesses de débit de pointe.

Planification et politique d'utilisation des terres

  • Graissage contrôlé: Les systèmes de pâturage rotatif et les tailles limites de troupeaux empêchent le surpâturage qui largue la végétation et compacte le sol. Le programme USDA Range and Pasture Program fournit des lignes directrices pour le pâturage durable dans les parcours semi-arides.
  • Setting Aside Conservation Areas: Protéger les restes des écosystèmes naturels des terres arides du développement contribue à préserver les tampons écologiques qui atténuent l'érosion.
  • Application des règlements sur l'utilisation des terres:[ Prévenir la déforestation, l'agriculture non durable et l'expansion urbaine dans les zones arides fragiles.

adaptation aux changements climatiques

Les modèles climatiques prédisent une aridité accrue et des tempêtes plus intenses dans de nombreuses régions des terres arides.Les stratégies d'adaptation comprennent le développement de variétés de cultures tolérantes à la sécheresse, l'amélioration des systèmes d'alerte précoce pour les inondations éclairs et les tempêtes de poussière, et la restauration des écosystèmes pour améliorer la séquestration du carbone et la rétention d'eau.

Conclusion

L'érosion et l'altération des sols dans des environnements arides et semi-arides sont des processus naturels puissants qui façonnent certains paysages les plus dramatiques de la planète. Cependant, lorsque les activités humaines et les changements climatiques amplifient ces processus, ils constituent de graves menaces pour la santé des sols, les ressources en eau, la biodiversité et les moyens de subsistance.