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Première partie. Ressources hydriques en Asie centrale

Un bilan hydrologique du lac Issyk-Koul (Kirghizstan)

François Delclaux, Pierre Chevallier, Leila Esgaib, Vladimir Romanovsky et Jean-François Crétaux
p. 75-102

Résumés

Le lac Issyk-Koul (Kirghizstan) est une ressource importante pour l’économie du pays basée sur l’agriculture et le tourisme. Entre 1927 et 1998, une diminution d’environ trois mètres du niveau d’eau du lac a été observée. L’évaluation des termes du bilan hydrologique du lac sur la période 1956-1977 montre que les précipitations (20 % des apports) et l’évaporation (68 % des retraits) sont relativement bien connus. Cependant les contributions des cours d’eau (56 %) mettent en jeu des processus peu documentés (fonte de la neige et des glaciers, évapotranspiration, infiltration), ainsi que les prélèvements pour l’irrigation, représentant 32 % des retraits du lac.

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Notes de l’auteur

Les auteurs remercient Saadat Tašbaeva, hydrologue à l’Institut des problèmes hydriques et de l’hydroélectricité (IWPHP) de l’Académie nationale des sciences de la République kirghize, dont le rôle est majeur dans la qualité des échanges entre les scientifiques kirghizs et français. Ils remercient également Nahossio Gonga-Saholiariliva, post-doctorante du CNES au laboratoire HydroSciences à Montpellier en 2012-2014, et Florent Lyard, directeur de recherche du CNRS au LEGOS à Toulouse, qui ont apporté une aide précieuse pour la digitalisation et l’assemblage de la bathymétrie du lac avec le modèle numérique de terrain du bassin versant dans un référentiel cartographique homogène.

Cet article est adapté d’une recherche conduite par Leila Esgaib, étudiante paraguayenne du master Eau de l’Université de Montpellier en 2013. Elle était encadrée par François Delclaux, ingénieur de recherche à l’IRD, et Pierre Chevallier, directeur de recherche à l’IRD qui ont apporté des compléments à ce travail. Ils travaillent tous les deux dans le domaine de l’hydrologie de hautes montagnes (Cordillère des Andes, Hindukush-Himalaya-Karakoram, Asie Centrale). Laboratoire HydroSciences Montpellier, UMR 5569 – CNRS, IRD, Université de Montpellier. Contacts : françois.delclaux@msem.univ-montp2.fr et pierre.chevallier@ird.fr. Vladimir Romanovsky, hydrologue russe retraité, est à l’origine d’une grande partie des données compilées et utilisées dans cette étude.

Jean-François Crétaux, ingénieur de recherche au CNES, coordonne depuis 2004 un projet de suivi par satellite du niveau du lac Issyk-Koul afin d’améliorer la calibration des capteurs spatiaux embarqués. Ce projet inclut une connaissance de terrain aussi large que possible du régime hydrologique du lac. C’est dans ce cadre que la présente étude a été conduite. Laboratoire d’Études en Géophysique et en Océanographie Spatiales, UMR – CNES, CNRS, IRD, Université Paul Sabatier, Toulouse.

Texte intégral

Introduction

  • 1 Le lac Issyk-Koul n’a pas d’exutoire actif dans la période actuelle : il faudrait une remontée de s (...)

1Le lac Issyk-Koul, situé au Kirghizstan, s’inscrit dans un bassin versant endoréique1, entouré de hautes montagnes ; il est fortement impacté par des activités agricoles, touristiques et minières, principalement sur ses rives. Il présente des particularités hydro-climatiques influençant considérablement son bilan hydrologique : l’alimentation du lac par environ quatre-vingts cours d’eau, une variabilité saisonnière des ruissellements importante liée au régime des précipitations et à la fonte des neiges et des glaciers environnants, un gradient pluviométrique ouest-est élevé et une forte évaporation due au caractère semi-aride du climat.

  • 2 L’un d’entre eux, le professeur Valerij Kuzmičenok, que nous avions rencontré à Bichkek, en mars 20 (...)

2De nombreuses études ont été menées sur le lac depuis le XIXe siècle, en particulier par des scientifiques d’origine soviétique entre 1920 et 1990. À l’exception notable d’une synthèse par Letolle & Touchart (1998) et d’un ouvrage publié dans la collection scientifique de l’OTAN (Klerkx & Imanackunov, 2002), elles sont publiées pour la plupart en langue russe, souvent dans des rapports ou des documents dont la diffusion est restée limitée. Une part du savoir est en train de se perdre avec la disparition de ces « savants »2 dont les connaissances encyclopédiques sur cet environnement n’ont été que partiellement relayées.

3Les études effectuées jusqu’ici sur le bilan du lac dans une perspective de changement climatique³ sont généralement fondées sur des analyses statistiques simples (corrélations) de données ponctuelles locales : de telles méthodes sont limitées, non seulement dans leur description du milieu physique (variabilité ouest-est, occupation du sol, gradient altitudinal, dynamique du manteau neigeux), mais également dans leur pertinence pour simuler des scénarios de climat futur.

4Ce lac est par ailleurs un site pilote pour la calibration en milieu continental des capteurs embarqués sur les récents satellites altimétriques (Crétaux et al., 2008, pp. 724-725). Dans cette perspective, il est nécessaire d’acquérir une connaissance précise de la variation absolue et relative des niveaux de surface du plan d’eau et des processus climatiques et hydrologiques susceptibles de les influencer.

5Dans ce contexte, les auteurs de cet article ont rassemblé et synthétisé des données existantes issues de différentes sources d’observations ponctuelles et d’informations spatialisées (modèle numérique de terrain ASTER GDEM, grilles interpolées de précipitation Aphrodite et ré-analyses climatiques NCEP-NCAR). Afin de préciser le bilan hydrologique du lac dans un contexte sensible de changements environnementaux (principalement climat et aménagement du territoire), ils les ont ensuite analysées sous l’éclairage revisité de références récentes de la littérature scientifique.

Le contexte géographique

Caractéristiques générales

  • 3 En hydrologie, les superficies de zones hydrologiques sont généralement données avec 3 chiffres sig (...)
  • 4 L’unité administrative (oblast’) d’Issyk-Koul, qui inclut la totalité du bassin versant du lac, a u (...)

6Le lac Issyk-Koul est un lac endoréique (Romanovsky, 2002, pp. 46-48) de haute montagne dont le plan d’eau couvre une surface3 de 6 110 km² pour un bassin versant contributeur de 15 800 km² ; cela conduit à un total de 21 900 km² pour la zone d’endoréisme. Situé à 1 607 mètres au-dessus du niveau de la mer, il est le deuxième plus grand lac d’altitude du monde après le lac Titicaca au Pérou et en Bolivie, et le cinquième plus profond lac du monde avec une profondeur maximale de 668 m. Globalement allongé d’ouest en est, sa longueur maximale est de 173 km et sa plus grande largeur de 67 km. Le lac et son bassin versant sont situés dans la province du même nom4, au nord-est du Kirghizstan dans la région montagneuse des Tian Chan, encadrés au nord par la chaîne du Kûngej Ala-Too qui culmine à 4 770 m et au sud par la chaîne du Terskej Ala-Too qui atteint plus de 5 200 m. Ses coordonnées sont comprises entre 76° et 79°30’E et entre 41°30’ et 43°N (Figure n° 14).

Figure 14 : Carte de localisation du lac Issyk-Koul au Kirghizstan

Figure 14 : Carte de localisation du lac Issyk-Koul au Kirghizstan

Source : http://commons.wikimedia.org, consulté le 18/11/2014

Climat

7Le bassin versant du lac présente un climat continental contrasté dû à un double phénomène : l’humidité des masses d’air apportées par les vents dominants d’ouest se transforme en pluie à l’est du lac du fait de la présence des chaînes montagneuses (effet de foehn). Ce processus est amplifié par l’enrichissement, par évaporation, des masses d’air en vapeur d’eau sur leur trajectoire ouest-est au-dessus du lac. Ainsi, à l’ouest le climat est sec avec des précipitations de l’ordre de 100 mm/an, tandis qu’à l’est, il est sensiblement plus humide et plus frais avec des précipitations supérieures à 500 mm/an. Cette situation favorise une végétation semi-désertique à l’ouest et des steppes sèches sur les rives du lac et les piémonts à l’est (Giralt et al., 2004, p. 258). La continentalité conduit à un écart de température de plus de 20°C entre les moyennes du mois le plus froid et du mois le plus chaud (Aleuchinskaya et al., 1966, p. 841).

8Sur la base des précipitations moyennes sur le lac calculées à partir de quatre stations météorologiques situées sur son pourtour (Balykčy, Čolpon Ata, Karakol, Tamga) sur la période 1936-1987, on note une variation annuelle moyenne des précipitations mensuelles sur le lac de 7 à 39 mm/mois avec un minimum en hiver et un maximum en été, pour un cumul de 260 mm/an (Figure n° 15). On peut remarquer que la courbe des températures moyennes mensuelles calculées à partir des observations à ces mêmes stations suit une évolution similaire.

Figure 15 : Précipitations moyennes mensuelles (barres) et température moyenne mensuelle (courbe) sur le lac Issyk-Koul (1936-1987)

Figure 15 : Précipitations moyennes mensuelles (barres) et température moyenne mensuelle (courbe) sur le lac Issyk-Koul (1936-1987)

Hydrologie

  • 5 Certains auteurs en mentionnent plus, mais dans un milieu aride, avec d’une part des cours d’eau no (...)
  • 6 La superficie des glaciers a été calculée à partir de l’inventaire GAMDAM (Nuimura et al., 2015, pp (...)

9Environ quatre-vingts5 cours d’eau alimentent le lac. Les deux principaux contributeurs sont à l’est le Tûp et le Džyrgalan, le premier avec un débit moyen annuel de 11,2 m³/s et le second avec 21,6 m³/s (Figure n° 16). Près de 40 % de ces rivières sont alimentées par les glaciers d’altitude des deux chaînes au nord et au sud du lac. Ces glaciers occupent une superficie de 506 km² à des altitudes toujours supérieures à 3 100 m6. Le lac lui-même ne gèle jamais, la température restant toujours positive, mais un couvert neigeux peut s’installer sur le bassin versant en hiver. Ainsi, pendant les mois de février à septembre, une hausse du niveau d’eau du lac est observée, en raison de la fonte de la couverture neigeuse et des glaciers, et de précipitations plus abondantes. En revanche, entre les mois de septembre et de février une baisse du niveau d’eau a lieu en raison de l’effet combiné de la diminution de précipitation et de l’accumulation de neige sur les glaciers et sur les versants (Giralt et al., 2004, pp. 257-258).

Figure 16 : Bassin versant du lac Issyk-Koul avec ses affluents et ses glaciers

Figure 16 : Bassin versant du lac Issyk-Koul avec ses affluents et ses glaciers

10La Figure n° 17 montre l’évolution mensuelle de 1927 à 2011 du niveau d’eau du lac Issyk-Koul aux stations limnimétriques de Balykčy et de Čolpon Ata. Une diminution du niveau du lac d’environ trois mètres est observée entre 1927 et 1987. Les années suivantes sont marquées par une relative stabilisation. Cependant, à la fin des années quatre-vingt-dix, la tendance s’inverse et on observe une remontée du niveau du lac.

Figure 17 : Altitude du niveau d’eau du lac (en mètres au-dessus du niveau de la mer) enregistrée aux stations limnimétriques de Balykčy (1927-1980) et de Čolpon Ata (1981 à 2011)

Figure 17 : Altitude du niveau d’eau du lac (en mètres au-dessus du niveau de la mer) enregistrée aux stations limnimétriques de Balykčy (1927-1980) et de Čolpon Ata (1981 à 2011)

11Le système de stockage des eaux souterraines dans le bassin versant du lac est complexe avec plusieurs nappes empilées. Toutefois, seule la strate hydrogéologique supérieure de 450 mètres d’épaisseur, composée de sédiments quaternaires, est en échange direct avec le lac (Mandychev, 2002 ; Matychenkov, 2002).

Activités humaines et économiques : impacts sur le lac Issyk-Koul

12La population de la province d’Issyk-Koul, d’une superficie de 43 100 km², est de 453 400 habitants, soit 8,0 % de la population totale du Kirghizstan7. Cette population, principalement répartie dans les villes et les villages sur le pourtour du lac, contribue de manière importante à l’économie du Kirghizstan par ses activités aquacoles, touristiques, minières et agricoles (Baetov, 2006, pp. 194 sqq. ; Cooper, 2002, pp. 276-279 ; Giralt et al., 2004, p. 255).

13De par la qualité de son environnement, le lac Issyk-Koul héberge actuellement plusieurs espèces de poissons. En plus des espèces endémiques initialement présentes, d’autres espèces ont été introduites par l’homme à partir des années trente afin d’augmenter la valeur commerciale des poissons et d’améliorer les revenus des pêcheurs. Néanmoins, cette introduction de nouvelles espèces a contribué à profondément déstabiliser l’équilibre entre les différentes populations : certains poissons, telle la truite Sevan introduite dans les années soixante (Savvaita & Petr, 1999, pp. 171 sqq. ; Alamanov & Mikkola, 2011, pp. 479-480), se sont avérés être des prédateurs des anciennes espèces, entraînant une dégradation des conditions de pêche. Ainsi, le tonnage annuel de poissons capturés est passé de 1 335 tonnes en 1965-1967 à 10 tonnes en 2003, tandis que le pourcentage de poissons prédateurs pêchés augmentait de 1,5 % à 15 % sur la même période (Alamanov & Mikkola, 2011, p. 484). Au niveau économique, 3 à 5 % de la population active de la province est impliquée dans les activités de pêche, la contribution en termes d’apport financier dans les familles variant de 5 à 30 % des revenus annuels (ibid., p. 486).

14Le lac Issyk-Koul, surnommé « la perle de l’Asie Centrale » a toujours été un lieu identitaire fort dans la culture kirghize. Ainsi, dans l’histoire du Kirghizstan, la zone du lac a été un lieu d’attraction spirituelle (caractère sacré du lac), commerciale (route de la soie), pastorale (nomadisme) et de santé (sanatorium). Ces attraits se sont enrichis pendant l’époque soviétique par une activité touristique basée sur les loisirs nautiques, la chasse, la pêche et la montagne. Ainsi, dans les années quatre-vingt, les rives nord du lac accueillaient annuellement 350 000 touristes de l’URSS (Palmer, 2009, p. 188). Ce tourisme de masse était principalement concentré sur la rive nord du lac où une trentaine de zones touristiques étaient affectées aux infrastructures de loisir (Schmidt, 2011, p. 75). La rive sud, moins équipée, attirait plutôt des touristes en quête de tranquillité et de découvertes environnementales. Après l’indépendance du Kirghizstan (1991), le lac Issyk-Koul a été déclaré Réserve de Biosphère par le gouvernement kirghiz en 1998, puis par l’UNESCO en 2001 (Baetov, 2006, pp. 199 sqq.). Malgré ce label, le tourisme a tout d’abord fortement régressé du fait du manque de financement de l’État. Une partie des infrastructures a ensuite été rachetée par des opérateurs privés. Puis, le tourisme a connu une forte hausse, avec une fréquentation annuelle en 2012 estimée à 1 million de touristes dont 20 % de visiteurs venus du Kirghizstan8. Ainsi, la pression touristique n’est pas sans conséquence, tant sur la qualité de l’eau du lac que sur les espèces vivantes dans le lac. Par ailleurs, la présence massive de touristes pourrait provoquer la migration de la faune des parties montagneuses du bassin vers d’autres zones (ibid., p. 202).

15Après l’éclatement de l’Union Soviétique, nombre d’industries se sont arrêtées faute d’investissements. Depuis, les activités industrielles de la province d’Issyk-Koul sont localisées sur la région du lac et se limitent à des manufactures et des mines. Malgré la présence de stations d’épuration, elles contribuent à une pollution diffuse des eaux du lac du fait de leurs rejets. Il n’y a pas de chiffres disponibles sur les prélèvements d’eau du lac ou de ses affluents par les industries, mais sachant qu’à un niveau national, en 2006, ceux-ci représentaient 4 % du total prélevé (Frenken, 2013, p. 134), on peut supposer que dans la région du lac, faiblement industrialisée, la consommation d’eau à usage industriel reste très faible. Le problème environnemental le plus critique réside dans les activités minières, notamment l’extraction d’or sur le site de la mine de Kumtor. Située à 4 100 m d’altitude au sud-est du lac, dans le bassin versant de la rivière Naryn, au cœur d’un environnement fragile de haute montagne, cette mine à ciel ouvert est la propriété de la compagnie canadienne Centerra Gold Inc., dans laquelle l’État kirghiz possède 33 % des parts via la compagnie Kyrgyzaltyn JSC. L’exploitation est assurée par la Kumtor Operating Company (KOC) (Schmidt, 2011, p. 75 ; CEE Bankwatch Network, 2013, pp. 17-18). Cette mine joue un rôle important dans l’économie nationale du Kirghizstan car elle contribue à hauteur de 10 % au Produit Intérieur Brut (PIB). De plus, près de 3 000 travailleurs, dont la quasi-totalité des habitants du pays, sont employés dans la mine. Cependant, la présence de cette mine dans un endroit écologiquement fragile ainsi que l’utilisation de produits toxiques pour l’extraction de l’or présentent un danger permanent pour la Réserve de Biosphère du lac : en 1998, un accident de camion de transport de produits toxiques est à l’origine du déversement de 1,7 tonne de cyanure de sodium dans le lac (Schmidt, 2011, p. 75). Malgré la politique environnementale de la KOC, les conséquences des activités de la mine, située à proximité d’une des zones centrales de la Réserve de Biosphère, sur la biodiversité et sur la qualité de l’eau restent sujettes à controverse9.

16Même si la contribution de l’agriculture au PIB a diminué ces dernières années de 37 % en 2000 à 21 % en 2010 (Frenken, 2013, p. 131), ce secteur reste un élément important dans la vie économique du Kirghizstan. Ceci est particulièrement vrai pour la province d’Issyk-Koul : la population rurale, qui représente 71 % de la population totale de la région, exploite 4,5 % de la superficie de la province, alors qu’au niveau national, 65 % de la population a une activité agricole sur 6,5 % de la superficie du pays (Christensen & Pomfret, 2007, p. 29 ; Frenken, 2013, p. 131). L’élevage, principalement des chevaux et des moutons, et dans une moindre mesure, des vaches et des porcs, tient une place importante. Les pratiques agricoles ont également été fortement modifiées par la disparition du système collectiviste et l’apparition de nombreuses fermes privées. Cependant, le niveau moyen de production se limite à assurer la subsistance des populations.

17Les plaines sont intensivement utilisées pour les productions de pommes de terre, de blé et d’orge, de luzerne et de légumes. Alors que les précipitations à l’est du lac sont suffisantes pour une agriculture pluviale, la partie ouest, de caractère semi-aride, est fortement irriguée. L’origine de l’eau résulte essentiellement de la fonte saisonnière des neiges et des glaciers, alimentant les têtes de réseaux situées à la limite montagne-piémont. La gestion de ces réseaux a profondément évolué ces deux dernières décennies. Les sovkhozes et kolkhozes, en charge de la gestion des réseaux d’irrigation ont été quasiment tous privatisés à la suite des réformes agraires qui ont suivi l’année 1991. Puis, en 1995, l’État kirghiz a encouragé et acté la création des associations d’usagers de l’eau (Water Users Associations ou WUAs) pour promouvoir les initiatives individuelles et de groupements de paysans dans la gestion de l’irrigation (Alymbaeva, 2004, pp. 20 sqq.). Cependant, de nombreux obstacles institutionnels, financiers et de gouvernance ont limité l’extension de ces WUAs. Ainsi, en 2003-2004, une trentaine de WUAs opéraient sur la province d’Issyk-Koul, gérant seulement un tiers des terres irriguées. Leur autonomie financière est loin d’être acquise puisque le taux de collecte des redevances auprès des utilisateurs est de 42 % (Alymbaeva, 2004, p. 42). Une autre manière d’obtenir des financements pour les réseaux d’irrigation auprès de bailleurs de fonds internationaux consiste à créer une association locale : en effet, alors que les organisations internationales refusent de travailler directement avec les autorités locales publiques, une organisation non gouvernementale pourra obtenir des subventions internationales (Pétric, 2007, pp. 41 sqq.). Malgré tout, les investissements dans la maintenance de l’existant restent faibles et l’efficience des systèmes d’irrigation est limitée. Dans ce contexte défavorable, les réseaux d’irrigation autour du lac Issyk-Koul ont eu un impact non négligeable sur le déclin du niveau du lac (voir Figure n° 17) du fait des volumes d’eau prélevés, puis perdus par évapotranspiration et infiltration (Savvaita & Petr, 1992, p. 26 sqq. ; Romanovsky, 2002, pp. 51-55).

Les données hydrologiques

18Le bilan hydrologique mensuel du lac Issyk-Koul peut être exprimé de la façon suivante : P+Vbv+Vgw-E-I= ΔV,
avec : P, précipitation sur le lac
Vbv, apport des écoulements superficiels
Vgw, apport des eaux souterraines
E, perte par évaporation
I, prélèvement d’eau pour l’irrigation à l’aval des stations où VBV est mesuré ; en l’absence d’informations chiffrées sur les volumes récupérés par les collecteurs de drainage des périmètres irrigués, ces prélèvements sont supposés dans la suite comme totalement consommés par la transpiration des plantes, l’évaporation des sols (ETR) et l’infiltration.
ΔV, variation de volume d’eau du lac

Les précipitations et les données météorologiques

19Les données sont fournies par les quatre stations météorologiques : Balykčy, Čolpon Ata, Tamga et Karakol (voir Figure n° 16). Pour chacune d’elles, les séries d’observations mensuelles fournies par l’Institut des problèmes hydriques et de l’hydroélectricité (IWPHP) ont une durée d’au moins 50 ans (plus de 110 ans à Karakol). On ne dispose malheureusement pas, pour cette étude, d’information sur les précipitations dans les piémonts et en haute altitude. Les moyennes sur les surfaces étudiées (lac ou bassin versant) ont été calculées au prorata des surfaces d’influence de chacune des quatre stations par la méthode dite de Thiessen.

20Des données de température de l’air à ces stations sont disponibles sauf à Tamga. À la station de Karakol, sont également disponibles des observations d’humidité relative de l’air, de pression atmosphérique, de vitesse du vent. Bien que la ville de Karakol ne soit pas au bord du lac, des données de température de l’eau sont disponibles dans les archives de cette station. On peut supposer qu’il s’agit de températures enregistrées à l’est du lac.

21Outre les données ponctuelles de type « station », des données de type « grille » ont également été utilisées. Ainsi, Aphrodite (Yatagai et al., 2012) est un jeu de données de précipitations journalières obtenues par interpolation spatiale de données « station » sur une partie de l’Asie et disponible sur le site Internet Aphrodite’s Water Resources (http:www.chikyu.ac.jp/precip). La période disponible s’étend de 1951 à 2007, et la résolution spatiale est de 15 mn d’arc (~ 25 km). Seules les précipitations moyennées sur le lac ont été calculées car : 1) les données Aphrodite ne sont représentatives que de la partie basse du bassin où sont localisés les postes pluviométriques, 2) les données Aphrodite n’intègrent pas les précipitations solides. La pluie à l’échelle du bassin nécessiterait des travaux approfondis avec une prise en compte des effets orographiques ainsi qu’une distinction entre précipitation liquide et précipitation solide.

22Concernant la température de l’air, la National Oceanic and Atmospheric Administration met à disposition des données de ré-analyse NCEP-NCAR (Kistler et al., 2001, pp. 248 sqq.) intégrant, entre autres, des données journalières de températures de l’air calculées à 17 niveaux de pression sur l’ensemble du globe. La résolution spatiale est de 1,9 degré (~ 200 km). L’altitude moyenne du bassin versant étant de 2 240 m, soit en équivalent niveau de pression 770 hPa, les données température ont été interpolées entre les niveaux 700 hPa et 850 hPa, puis ré-échantillonnées spatialement par interpolation bilinéaire à une résolution spatiale de 15 mn d’arc.

23Une méthode identique a été appliquée sur les champs atmosphériques de l’humidité relative de l’air issus des ré-analyses NCEP-NCAR afin de déterminer l’évolution annuelle de cette variable sur l’ensemble du lac et du bassin versant.

Le niveau et le volume du lac

  • 10 Pour le détail de la procédure, voir Esgaib, 2013, pp. 15-18.

24Les chroniques de niveau du lac au pas de temps mensuel proviennent de deux stations, à Balykčy et à Čolpon Ata. Pour les exploiter de manière rigoureuse et les rapporter à un système d’altitude homogène, un travail de fusion de deux sources de données topographiques a été réalisé entre, d’une part, une carte bathymétrique réalisée en 1968 par l’IWPHP représentée dans le géoïde russe (Crétaux et al., 2008, pp. 729-730) et, d’autre part, le modèle numérique de terrain ASTER GDEM 2 qui s’appuie sur le géoïde EGM96 et l’ellipsoïde WGS84 (ASTER GDEM Validation Team, 2011, p. 10). Pour cette homogénéisation, des corrections ont dû être réalisées afin d’obtenir un niveau de lac uniforme dans un référentiel géographique unique10. On obtient ainsi à la cote 1 607 m une surface de lac de 6 114 km² pour un volume d’eau de 1 732 km³. Entre 1973 et 2011, les variations mensuelles du niveau du lac sont dans un intervalle de ±0,6 km³ (Figure n° 18).

Figure 18 : Variation mensuelle de volume d’eau du lac (janvier 1973-mai 2011)

Figure 18 : Variation mensuelle de volume d’eau du lac (janvier 1973-mai 2011)

Le débit des affluents

25Des données de débit sont disponibles auprès du IWPHP pour 18 bassins versants contributeurs au lac (voir carte en Annexe n° 7). Ces bassins couvrent une superficie totale de 6 590 km², soit 42 % du bassin versant total du lac. Pour le calcul de la contribution totale des bassins au lac, les données de débits mesurés sont affectées d’un facteur correcteur correspondant au rapport des surfaces de bassins versants instrumentés par rapport à la surface totale du bassin alimentant le lac.

Le réservoir souterrain

26D’après Matychenkov (2002), l’infiltration dans le bassin versant est de 60 m³/s, soit 120 mm/an en la répartissant uniformément sur la surface du grand bassin versant. On fait l’hypothèse que la totalité de cette infiltration est restituée dans l’échange entre la nappe supérieure et le lac lui-même.

La fonte de la neige et de la glace

27Les apports de la fonte de la neige et des glaciers ont été considérés comme inclus dans les écoulements superficiels et, par conséquent, dans les débits observés, d’une part, et dans les contributions au réservoir souterrain, d’autre part.

L’évaporation

28L’évaporation sur le lac a été estimée par la méthode de Dalton adaptée par Xu & Singh (2002). Cette méthode utilise la vitesse du vent, la température de l’eau et l’humidité relative archivées à la station météorologique de Karakol qui est la seule où ces informations sont disponibles.

Les prélèvements pour l’irrigation

29Les volumes annuels utilisés pour l’irrigation ont été estimés par Mamatkanov et al. (2006) sur la période 1946-2001 et pour une zone aménagée de 1 500 km² ; ces volumes sont représentés sur la Figure n° 19. L’extrapolation de la surface irriguée à l’ensemble du bassin s’est appuyée sur la structure type d’un sous-bassin versant aménagé : à l’amont de la station de mesure de débit, située à la limite haute du piémont, la rivière est naturelle et non aménagée. À l’aval de la station de mesure de débit, laquelle mesure donc les volumes destinés aux périmètres irrigués, des ouvrages hydrauliques répartissent l’eau dans une série de canaux propageant l’eau vers les zones cultivées. Une généralisation des surfaces irriguées à l’ensemble du bassin du lac a été alors effectuée en considérant l’espace compris entre les stations hydrologiques, implantées en tête des réseaux d’irrigation, et les rives du lac (voir Annexe n° 8). La surface ainsi évaluée est de 3 600 km². Les prélèvements annuels pour l’irrigation ont finalement été estimés en multipliant les volumes déterminés par Mamatkanov et al. par un facteur 2,4.

Figure 19 : Prélèvements annuels d’eau pour l’irrigation entre 1946 et 2001 sur une zone de 1 500 km² étudiée par Mamatkanov et al. (2006)

Figure 19 : Prélèvements annuels d’eau pour l’irrigation entre 1946 et 2001 sur une zone de 1 500 km² étudiée par Mamatkanov et al. (2006)

Un bilan hydrologique du lac

30Pour l’estimation du bilan hydrologique mensuel du lac, tous les termes du bilan ont été pris en compte et exprimés en km³, sur la base d’une superficie moyenne de 6 114 km² pendant les 22 années communes au cours desquelles toutes les données sont disponibles de 1956 à 1977. On note toutefois qu’on ne dispose que de valeurs annuelles pour les prélèvements d’irrigation et pour les apports souterrains (Tableau n° 11).

Tableau 11 : Bilan hydrologique mensuel moyen du lac Issyk-Koul (1956-1977)

Précipitations

Apports superficiels

Apports souterrains

Évaporation

Prélèvements agricoles

Variation de volume du lac

J

0,05

0,19

Valeur uniformément répartie de 0,16

-0,17

Seules les valeurs annuelles sont disponibles

F

0,05

0,16

-0,16

M

0,10

0,20

-0,25

A

0,13

0,28

-0,45

M

0,21

0,38

-0,58

J

0,21

0,59

-0,68

J

0,26

0,76

-0,74

A

0,24

0,77

-0,70

S

0,16

0,44

-0,57

O

0,11

0,30

-0,44

N

0,07

0,24

-0,26

D

0,05

0,21

-0,19

Total sur

1,64

4,54

1,92

-5,19

-2,40

+0,51

l’année

20 %

56 %

24 %

68 %

32 %

Note : les volumes sont exprimés en km³ et les pourcentages font référence aux volumes entrants et sortants, respectivement.

31Entre ses niveaux de début 1956 et fin 1977, le lac a diminué de 5,28 km³, ce qui correspond à une perte moyenne de 0,24 km³/an. L’erreur commise sur le bilan total est donc de 0,75 km³, c’est-à-dire environ 5 % du total des volumes concernés, ce qui est faible compte tenu de toutes les hypothèses et approximations faites. Par ailleurs, cette valeur est inférieure à l’amplitude de variation de volume annuel du lac qui est de l’ordre de 1 km³. Sur la même période, Mamatkanov et al. (2006, pp. 46-47) estiment de leur côté une évaporation moyenne de 5,63 km³/an. Avec cette valeur, la variation de volume du lac devient +0,07 km³ et l’erreur sur le bilan total est ramenée à 0,32 km³.

32Concernant les précipitations sur le lac, les volumes évaporés et les apports souterrains, les valeurs du Tableau n° 11 sont cohérentes avec celles des travaux de Krivoshei et Gronskaya, dont les résultats de modélisation du lac sur la période 1935-1978, rapportés par Romanovsky (2002, p. 53), sont supposés être les plus fiables : ces valeurs sont respectivement 1,67 km³, 5,11 km³ et 1,83 km³ à comparer aux valeurs du Tableau n° 11. Par contre, la différence entre les apports surfaciques et l’irrigation varie de 2,40 km³ dans le Tableau n° 11 à 1,32 km³ selon Krivoshei et Gronskaya. On peut ainsi remarquer que l’écart entre les résultats des deux modèles, au-delà de la période qui est différente, concerne essentiellement les processus liés au fonctionnement du bassin-versant, et notamment les données anthropiques (irrigation).

Discussion

Les termes du bilan

  • 11 Il est à noter que si les surfaces irriguées au Kirghizstan ont continué à croître après les années (...)

33Le calcul du bilan (voir Tableau n° 11) couvre la période de 22 années allant de 1956 à 1977, à un moment où l’activité économique, en particulier agricole, était dans une phase de croissance. Ne disposant pas, sur cette période, d’informations chiffrées concernant l’évolution des systèmes d’irrigation sur la zone du lac Issyk-Koul, nous ferons un parallèle entre l’évolution régionale et l’évolution nationale. À cette époque, la politique de l’eau était centralisée et décidée par le ministère soviétique de la Bonification des terres et des ressources en eau (Jozan & Baubion, 2004, p. 266), les périmètres irrigués centrasiatiques étant financés par l’URSS. Ainsi le poids des investissements soviétiques dans le domaine agricole a-t-il conduit à une augmentation significative des surfaces irriguées au Kirghizstan, passant de 700 000 ha en 1944 à 950 000 ha en 1977 (+36 %). Parallèlement, les prélèvements d’eau ont régulièrement augmenté, pour atteindre un total de 9 km³ par an en 198011. Enfin la présence de personnel scientifique et technique russe, lié au flux migratoire positif vers le Kirghizstan entre 1960 et 1975 (Schuler, 2007, pp. 76 sqq.), a permis une prise en charge de la conception des aménagements et des opérations de maintenance des infrastructures hydrauliques.

34Depuis, si l’activité agricole s’est sensiblement atténuée, la distribution et les ordres de grandeur des différents termes du bilan hydrologique du bassin restent d’actualité. On en retient que, dans les termes entrants, les écoulements terrigènes comptent pour 80 %, dont 70 % en surface et 30 % en souterrain ; les 20 % restant proviennent de la précipitation directe sur le lac. Les termes sortants sont constitués, pour les deux tiers, par l’évaporation sur le lac et, pour un tiers, par la consommation d’eau sous forme d’évapotranspiration des plantes ou d’évaporation superficielle dans les périmètres agricoles irrigués qui occupent les zones basses en périphérie du lac.

35Il s’agit ici de valeurs dont la précision absolue doit être considérée avec prudence compte tenu de la pauvreté de l’information disponible sur cette vaste région. Toutefois, les proportions des différentes grandeurs sont confirmées par les calculs des scientifiques kirghizs et on peut leur accorder une certaine robustesse.

36La variabilité absolue de l’ensemble de ces termes conditionne le bilan annuel du lac et par conséquent son niveau au début de chaque nouvelle année. Si les termes entrants sont supérieurs aux termes sortants, le niveau du plan d’eau monte ; il descend dans le cas contraire. Les termes de précipitation et d’évaporation sur le lac relèvent de la variabilité climatique à courte et longue échéance, alors que le terme d’écoulements superficiel et souterrain dans le bassin du lac et le terme de consommation d’eau dans les zones irriguées relèvent à la fois du climat et de l’aménagement du territoire, qui lui-même est fonction des conditions économiques, des pratiques agricoles et industrielles, de la démographie, de l’état d’investissement dans les infrastructures hydrauliques et touristiques, etc.

37L’évolution à long terme du niveau du lac est la résultante des changements climatiques et environnementaux qui affectent son bassin : dans les deux cas, l’impact des activités sociétales est crucial.

Figure 20 : Variabilité mensuelle de la précipitation sur le lac, des apports superficiels des rivières et de l’évaporation sur le lac (1968-1977)

Figure 20 : Variabilité mensuelle de la précipitation sur le lac, des apports superficiels des rivières et de l’évaporation sur le lac (1968-1977)

La variabilité saisonnière

  • 12 Le choix de l’intervalle 1968-1977 est arbitraire pour illustrer le propos tenu, qui est indépendan (...)

38La Figure n° 20 présente une série de dix années de valeurs mensuelles sur la période 1968-1977 : celle-ci a été choisie comme exemple parmi les données disponibles12 pour les trois termes du bilan que l’on connaît à ce pas de temps : la précipitation sur le lac, l’évaporation sur le lac et les débits des cours d’eau superficiels.

39La saisonnalité est très marquée pour l’évaporation et pour les débits qui présentent les formes caractéristiques des climats de montagne tempérés de l’hémisphère nord avec une variabilité saisonnière de grande amplitude. L’évaporation sur le lac est maximale aux mois d’août et septembre : en août, le déficit en pression de vapeur d’eau lié à la différence de température entre l’eau et l’air atteint sa valeur maximale (~ 8,3 hPa) alors que la vitesse du vent est maximale en septembre (~ 1,3 m/s). Quant aux apports superficiels, dus à la combinaison entre les précipitations d’été et la fonte des neiges, ils sont maximaux en juillet. On remarque que l’augmentation des débits se produit souvent en deux fois avec un seuil en avril-mai qui correspond à la fonte du couvert neigeux relayé par les glaciers et les précipitations d’été. Ce phénomène est confirmé par l’analyse préliminaire des images VGT du satellite SPOT – qui doit encore être approfondie réalisée au Laboratoire d’études en géophysique et en océanographie spatiales (Vanessa Drolon, communication personnelle). Même si les glaciers ne représentent que 3,5 % de la superficie du bassin versant du lac, leur contribution aux écoulements de surface devient significative si les zones englacées sont soumises à une fonte importante et rapide dans le contexte d’un réchauffement global (Aizen et al., 2007, pp. 333-338 ; Bolch, 2007, pp. 7-10).

40Les précipitations sur le lac présentent une variabilité saisonnière plus irrégulière d’une année sur l’autre, typique des régions semi-arides. Si, généralement, les précipitations sont faibles durant les mois d’hiver (novembre à février), du printemps à l’automne elles se produisent avec une grande variabilité non seulement interannuelle, mais aussi intrasaisonnière. Ce régime des précipitations que l’on retrouve aussi sur les rives du lac rend nécessaire le recours à une irrigation massive, sinon raisonnée, pour compléter à la fois les volumes précipités relativement faibles, mais aussi pour pallier les périodes de sécheresses qui se produisent régulièrement pendant la saison culturale qui va du printemps à l’automne.

La variabilité à long terme

41Le manque d’outils de modélisation intégrant de manière couplée les processus hydrologiques et cryosphériques et prenant en compte les effets du relief et de la bathymétrie ne nous permettent pas, à l’heure actuelle, de simuler correctement l’ensemble des flux sur le bassin versant et sur le lac. Aussi, nous décrirons la dynamique du lac sur les cinquante dernières années à l’aide des variables hydro-climatiques et anthropiques les plus pertinentes. Nous maintenons l’hypothèse que la contribution du réservoir souterrain au lac reste constante dans le temps (voir Tableau n° 11).

  • 13 II s’agit de valeurs centrées réduites : I(t) = (x(t)-μ(x))/σ(x) où I est un indice, t est le temps (...)

42La Figure n° 21 présente la variation annuelle des variables les plus importantes gouvernant le bilan du lac : précipitation sur le lac, volume prélevé pour l’irrigation, température et humidité de l’air sur le bassin versant. La représentation sous forme d’indices13 donne une idée générale de l’évolution du climat sur cette zone en faisant apparaître les années excédentaires et déficitaires.

43Durant les années 1950-1960, le niveau du lac est resté élevé et stable avec un faible minimum en 1955. Cette durée a correspondu à une période de stabilité des précipitations et de la température de l’air. Concernant la période 1955-1960 pendant laquelle le niveau du lac a augmenté (+30 cm), la variation des volumes d’irrigation semble jouer un rôle plus important que l’évaporation : l’effet positif d’une irrigation en baisse n’a pas été annulé par l’augmentation de l’évaporation liée à la diminution de l’humidité.

Figure 21 : Synthèse des données annuelles relatives au lac Issyk-Koul (1951-2009)

Figure 21 : Synthèse des données annuelles relatives au lac Issyk-Koul (1951-2009)

Sources : Mamatkanov et al., 2006. Les précipitations, la température et l’humidité, issues de ré-analyses necp-ncar et sont représentées sous forme d’indices (valeurs centrées réduites).

44Concernant la période 1960-1998, le lac a connu une forte baisse, soit près de 2 m en 39 ans, avec une relative stabilisation à 1 606,5 m entre 1985 et 1995. On peut noter que, de 1960 à 1985, le lac a subi une décroissance régulière alors que les précipitations sont restées relativement constantes et que la température déficitaire a entraîné une baisse de l’évaporation, même si sur cette période, le climat a été relativement sec. C’est principalement l’augmentation des prélèvements pour irrigation qui a entraîné la baisse du niveau du lac. En effet, comme décrit précédemment (voir § Les termes du bilan), les investissements soviétiques n’ont cessé de croître jusqu’à la fin des années quatre-vingt pour améliorer la production agricole de ces régions arides avec une augmentation constante des surfaces irriguées sur les rives et les piémonts, ainsi que des infrastructures (prises d’eau, canaux, etc.) (Wegerich, 2004, pp. 337-338 ; Allouche, 2004, pp. 287-289). Ainsi, une estimation des volumes prélevés en 1985 donne un total de 3,6 km³ en tenant compte de l’extrapolation des surfaces cultivées (voir § Les prélèvements pour l’irrigation). Un tel volume rend le bilan du lac très déficitaire, avec un équivalent en diminution du niveau du lac estimé, pour ce seul terme, à -57 cm.

45La relative stabilité du niveau du lac entre 1985 et 1998 ne peut s’expliquer à l’aide des variables disponibles. Concernant les volumes prélevés pour l’irrigation, ceux-ci ont notablement baissé pour plusieurs raisons. Cette période est charnière puisqu’elle correspond à la fin de l’URSS et au début du Kirghizstan indépendant. Comme nous l’avons vu, les kolkhozes et sovkhozes ont en grande partie disparu, entraînant une parcellisation des propriétés collectives, une diminution des capacités de maintenance des réseaux d’irrigation et une faible efficience de l’irrigation : à l’échelle du pays, on estime que 40 % des prélèvements sont perdus (Alymbaeva, 2004, p. 19) (les chiffres concernant la province d’Issyk-Koul ne sont pas connus). L’irrigation, gratuite à l’époque de l’URSS car contrôlée et subventionnée par le ministère kirghiz des Ressources en eau (Minvodkhoz) (ibid., pp. 14-16), est actuellement peu financée par l’État. Les associations d’utilisateurs (WUAs) sont en augmentation, mais elles éprouvent des difficultés à s’autofinancer et font souvent appel à des fonds extérieurs (Banque mondiale, Banque asiatique de développement, Organisation des Nations unies pour l’alimentation et l’agriculture, etc.), limitant leur capacité à maintenir et développer les réseaux (Sehring, 2009, pp. 112 sqq. ; Alymbaeva, 2004, pp. 22 sqq.). Enfin, le Kirghizstan a dû faire face après 1991 à une forte émigration, notamment de personnel qualifié d’origine russe. Même si celle-ci a été compensée numériquement, notamment dans la province d’Issyk-Koul, par une croissance démographique et une immigration en provenance d’autres provinces, le manque de personnel technique ne permet pas d’assurer une exploitation correcte des structures hydrauliques (Schuler, 2007, pp. 79-80).

46Cette baisse des prélèvements, couplée à un relatif excédent pluviométrique sur la période 1985-1998, aurait dû entraîner une augmentation des flux vers le lac et une hausse de son niveau. Ce que la Figure n° 21 ne montre pas. Elle révèle cependant que, parallèlement, ces années ont été plutôt froides, avec une double conséquence possible : 1) une baisse de l’évaporation du lac ; 2) des précipitations solides (neige) plus importantes, avec un stockage de l’eau en altitude dans le couvert neigeux et dans les glaciers, sans augmentation des débits. Ce dernier scénario est confirmé par Aizen et al. (1995, pp. 1115 sqq.) qui, pour la période 1985-1990, constatent une stabilité des écoulements et une augmentation de la durée et de l’épaisseur de neige dans le Tian Chan nord au-dessus de 2 000 m.

47Enfin, les années 1998-2009 voient le niveau du lac remonter. Il y a sans doute un double effet : celui de la stagnation des prélèvements agricoles à la suite du phénomène évoqué plus haut – même si une légère augmentation de ceux-ci a eu lieu au début des années 2000 –, mais aussi celui de la pluviométrie du lac qui est excédentaire au cours de la période 1998-2005. Cette dernière contribution doit toutefois être relativisée. En effet, les précipitations à la surface du lac ne représentent que 20 % du total des apports au lac (voir Tableau n° 11). Ces contributions superficielles sont influencées par la pluie sur le bassin, mais aussi par d’autres processus : effets de stockage ou de déstockage de l’eau solide, neige et glace, sous les effets de la température de l’air, infiltration et alimentation du système hydrogéologique, et enfin évapotranspiration du sol et des plantes, fortement dépendante de la température et de l’humidité de l’air. Pour cette période récente, nous avons malheureusement beaucoup moins d’informations que pour les périodes précédentes, notamment celles concernant l’évolution des surfaces agricoles et des prélèvements d’eau associés.

48Enfin, même si l’évolution générale du lac dépend d’une combinaison de facteurs environnementaux, climatiques et anthropiques, on peut noter que la variabilité interannuelle du niveau du lac est reliée à la variabilité pluviométrique : la Figure n° 21 montre que les augmentations ponctuelles du niveau du lac suivent généralement, avec un décalage d’un ou deux ans, les années pluviométriques excédentaires : 1956, 1958, 1969, 1974, 1981, 1986-1988, 1993-1994, 1998-2000.

  • 14 En réalité, le réchauffement des zones englacées a un impact contradictoire séquentiel sur les écou (...)

49Les mêmes causes produisant les mêmes effets, les réseaux d’observations environnementales se sont aussi passablement dégradés après l’éclatement de l’Union Soviétique. Il est donc difficile de formuler une analyse précise sur la seule foi des données disponibles. Ce qu’on note principalement, c’est une augmentation de la température de l’air, dont la tendance est confirmée par les travaux de Aizen et al. (1997) et de Giese et al. (2007). Mais en supposant que les précipitations ne présentent aucune tendance, une telle augmentation aura un impact contradictoire sur le bilan du lac : d’un côté le réchauffement accélère le déficit des glaciers et augmente les écoulements14 (Chevallier et al., 2014, pp. 1499-1502), de l’autre, il accentue l’évaporation sur les sols et sur le lac et la transpiration des végétaux qu’ils soient cultivés ou non.

Conclusion

50L’estimation des termes du bilan hydrologique du lac Issyk-Koul se heurte à de nombreuses difficultés. Situé à une altitude de 1 607 m et soumis à un climat semi-aride, le lac présente une forte hétérogénéité climatique d’ouest en est. Dans ce contexte climatique, et sur une période de forte croissance des activités agricoles (1956-1977), l’évaporation joue un rôle prédominant dans le bilan du lac en constituant 68 % des pertes ; les principales contributions sont constituées par les précipitations sur le lac (20 %), par les apports de la nappe (24 %) et par les débits des cours d’eau (56 %).

51Cependant, le nouvel éclairage apporté par cette étude montre que la répartition des différents flux dans le bassin du lac Issyk-Koul reste mal documentée. En effet, les travaux antérieurs privilégient l’échelle temporelle annuelle, alors que l’étude de la dynamique du bassin et du lac à l’échelle mensuelle et saisonnière apporte des informations susceptibles de renseigner les processus prédominants (apports nivaux, pertes par évapotranspiration). Les échelles spatiales jouent également un rôle important, peu discuté dans les études antérieures ; elles concernent notamment le gradient climatique ouest-est qui conditionne la répartition des précipitations, les pratiques agricoles et les apports de surface directs au lac. De la même manière, l’impact du relief est fondamental pour l’étude de ce lac d’altitude. Ainsi, le gradient pluviométrique altitudinal, la dynamique du manteau neigeux et la fonte des glaciers restent très peu documentés à une échelle spatiale compatible avec les volumes en jeu dans le bilan hydrologique. De plus, la prise en compte de la dynamique de l’atmosphère est importante pour resituer et comprendre l’évolution climatique locale dans un contexte plus global. À ce titre, l’utilisation de données issues de modèles de climat validées par les observations est seule susceptible d’offrir un cadre de travail cohérent pour une approche climatique passé-présent-futur. Enfin, le rôle important du transfert souterrain a été peu étudié et, si la valeur de 24 % des apports a été conservée pour cette étude, on trouve d’autres estimations dans la littérature.

52Quelle que soit la qualité des données environnementales – qui doivent être validées par des observations in situ –, il est nécessaire d’actualiser la connaissance, qualitative et quantitative, des usages de l’eau au travers d’échanges avec les acteurs concernés (usagers locaux et décideurs institutionnels). Cette approche permettra de préciser la relation actuelle entre la ressource et les usages, puis d’envisager une gestion de l’eau adaptée aux changements environnementaux affectant le climat et l’aménagement du territoire. C’est une condition nécessaire pour améliorer la description des milieux (télédétection satellitaire) et pour mettre en œuvre des scénarios (modélisation). L’objectif ultime est de mieux gérer une ressource en eau essentielle pour la résilience des activités économiques et sociales locales dans un contexte de changements rapides.

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Annexe

Annexe n° 7

Bassin versant du lac et sous bassins versants (en vert sombre) pour lesquels on dispose de données de débit. La zone en vert moyen sur le pourtour du lac représente l’extension supposée des surfaces irriguées.

Bassin versant du lac et sous bassins versants (en vert sombre) pour lesquels on dispose de données de débit. La zone en vert moyen sur le pourtour du lac représente l’extension supposée des surfaces irriguées.

Annexe n° 8

Carte du bassin du lac Issyk-Koul

Carte du bassin du lac Issyk-Koul
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Notes

1 Le lac Issyk-Koul n’a pas d’exutoire actif dans la période actuelle : il faudrait une remontée de son niveau au-dessus de 1 622 m d’altitude pour qu’il puisse communiquer à l’ouest avec la vallée de la rivière Ču, elle-même se perdant dans la steppe sans rejoindre le fleuve Syr Daria au nord-est de la mer d’Aral.

2 L’un d’entre eux, le professeur Valerij Kuzmičenok, que nous avions rencontré à Bichkek, en mars 2013, est décédé en septembre de la même année.

3 En hydrologie, les superficies de zones hydrologiques sont généralement données avec 3 chiffres significatifs.

4 L’unité administrative (oblast’) d’Issyk-Koul, qui inclut la totalité du bassin versant du lac, a une superficie totale de 43 900 km².

5 Certains auteurs en mentionnent plus, mais dans un milieu aride, avec d’une part des cours d’eau non permanents et d’autre part des modifications du réseau hydrographique liées à l’irrigation, ce décompte est approximatif. Nous avons choisi de conserver la valeur inférieure.

6 La superficie des glaciers a été calculée à partir de l’inventaire GAMDAM (Nuimura et al., 2015, pp. 849-864). Source : GLIMS (Global Land Ice Measurements from Space), http:// www.glims.org.

7 Source pour l’année 2013 : http://www.stat.kg/media/publicationarchive/8ee1faa2-ec14-40ed-82f5-e2f4a16ba2bd.pdf, consulté le 17/11/2015.

8 Source : http://bishkek.usembassy.gov/uploads/images/yaDtmbWKVqjc4iynCB6qow/ Kyrgyzstan_Tourism_Market.pdf, consulté le 03/12/2014.

9 Par exemple les deux références contradictoires suivantes : http://www.kumtor.kg/wp-content/uploads/2014/11/Eco2013_en.pdf, consulté le 04/12/2014 ; http://bankwatch.org/sites/default/files/Kumtor-MoranReport-31Jan2012.pdf, consulté le 04/12/2014.

10 Pour le détail de la procédure, voir Esgaib, 2013, pp. 15-18.

11 Il est à noter que si les surfaces irriguées au Kirghizstan ont continué à croître après les années quatre-vingt-dix, pour atteindre environ 1,1 million d’hectares, le volume total d’eau prélevé est passé par un maximum de 11 km³/an en 1990 pour retomber, en 2006, à 7,5 km³/an. Ce paradoxe peut s’expliquer par deux phénomènes socio-économiques : 1) depuis les années quatre-vingt-dix, et après l’indépendance du Kirghizstan, la faiblesse des investissements dans les réseaux d’irrigation a conduit à une dégradation des infrastructures et, par conséquent, à une diminution des volumes d’eau prélevés ; 2) la désindustrialisation des zones urbaines du pays en faveur des zones rurales et le maintien, si ce n’est l’augmentation, des activités dans le domaine agricole. Ce phénomène a été observé autant à l’échelle du bassin du lac Issyk-Koul que dans les pays sortis de la sphère d’influence soviétique (Frenken, 2013 ; Alymbaeva, 2004).

12 Le choix de l’intervalle 1968-1977 est arbitraire pour illustrer le propos tenu, qui est indépendant de la durée et vaut pour l’intervalle 1956-1977, sur lequel toutes les données requises sont disponibles.

13 II s’agit de valeurs centrées réduites : I(t) = (x(t)-μ(x))/σ(x) où I est un indice, t est le temps, μ(x) la moyenne des valeurs x(t) et σ(x) l’écart-type de x(t). I(t) est sans unité.

14 En réalité, le réchauffement des zones englacées a un impact contradictoire séquentiel sur les écoulements. La masse glaciaire déficitaire va d’abord produire en fondant une augmentation du débit moyen du cours d’eau qu’elle alimente. Mais en régressant, elle passera par un seuil pour lequel la quantité d’eau qu’elle pourra fournir diminuera à son tour, conduisant à une baisse des débits. La question est de savoir si le moment entre les deux phases a été ou sera franchi et quand.

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Table des illustrations

Titre Figure 14 : Carte de localisation du lac Issyk-Koul au Kirghizstan
Crédits Source : http://commons.wikimedia.org, consulté le 18/11/2014
URL http://asiecentrale.revues.org/docannexe/image/3103/img-1.jpg
Fichier image/jpeg, 112k
Titre Figure 15 : Précipitations moyennes mensuelles (barres) et température moyenne mensuelle (courbe) sur le lac Issyk-Koul (1936-1987)
URL http://asiecentrale.revues.org/docannexe/image/3103/img-2.jpg
Fichier image/jpeg, 68k
Titre Figure 16 : Bassin versant du lac Issyk-Koul avec ses affluents et ses glaciers
URL http://asiecentrale.revues.org/docannexe/image/3103/img-3.jpg
Fichier image/jpeg, 144k
Titre Figure 17 : Altitude du niveau d’eau du lac (en mètres au-dessus du niveau de la mer) enregistrée aux stations limnimétriques de Balykčy (1927-1980) et de Čolpon Ata (1981 à 2011)
URL http://asiecentrale.revues.org/docannexe/image/3103/img-4.jpg
Fichier image/jpeg, 64k
Titre Figure 18 : Variation mensuelle de volume d’eau du lac (janvier 1973-mai 2011)
URL http://asiecentrale.revues.org/docannexe/image/3103/img-5.jpg
Fichier image/jpeg, 108k
Titre Figure 19 : Prélèvements annuels d’eau pour l’irrigation entre 1946 et 2001 sur une zone de 1 500 km² étudiée par Mamatkanov et al. (2006)
URL http://asiecentrale.revues.org/docannexe/image/3103/img-6.jpg
Fichier image/jpeg, 140k
Titre Figure 20 : Variabilité mensuelle de la précipitation sur le lac, des apports superficiels des rivières et de l’évaporation sur le lac (1968-1977)
URL http://asiecentrale.revues.org/docannexe/image/3103/img-7.jpg
Fichier image/jpeg, 92k
Titre Figure 21 : Synthèse des données annuelles relatives au lac Issyk-Koul (1951-2009)
Crédits Sources : Mamatkanov et al., 2006. Les précipitations, la température et l’humidité, issues de ré-analyses necp-ncar et sont représentées sous forme d’indices (valeurs centrées réduites).
URL http://asiecentrale.revues.org/docannexe/image/3103/img-8.jpg
Fichier image/jpeg, 200k
Titre Bassin versant du lac et sous bassins versants (en vert sombre) pour lesquels on dispose de données de débit. La zone en vert moyen sur le pourtour du lac représente l’extension supposée des surfaces irriguées.
URL http://asiecentrale.revues.org/docannexe/image/3103/img-9.jpg
Fichier image/jpeg, 416k
Titre Carte du bassin du lac Issyk-Koul
URL http://asiecentrale.revues.org/docannexe/image/3103/img-10.jpg
Fichier image/jpeg, 861k
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Pour citer cet article

Référence papier

François Delclaux, Pierre Chevallier, Leila Esgaib, Vladimir Romanovsky et Jean-François Crétaux, « Un bilan hydrologique du lac Issyk-Koul (Kirghizstan) », Cahiers d’Asie centrale, 25 | 2015, 75-102.

Référence électronique

François Delclaux, Pierre Chevallier, Leila Esgaib, Vladimir Romanovsky et Jean-François Crétaux, « Un bilan hydrologique du lac Issyk-Koul (Kirghizstan) », Cahiers d’Asie centrale [En ligne], 25 | 2015, mis en ligne le 22 décembre 2016, consulté le 23 octobre 2017. URL : http://asiecentrale.revues.org/3103

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Auteurs

François Delclaux

François Delclaux, ingénieur de recherche à l’ird. Il travaille dans le domaine de l’hydrologie de hautes montagnes (Cordillère des Andes, Hindukush-Himalaya-Karakoram, Asie Centrale). Laboratoire HydroSciences Montpellier, umr 5569 – cnrs, ird, Université de Montpellier. Contacts : françois.delclaux@msem.univ-montp2.fr

Pierre Chevallier

Pierre Chevallier, directeur de recherche à l’ird. Il travaille dans le domaine de l’hydrologie de hautes montagnes (Cordillère des Andes, Hindukush-Himalaya-Karakoram, Asie Centrale). Laboratoire HydroSciences Montpellier, umr 5569 – cnrs, ird, Université de Montpellier. Contacts : pierre.chevallier@ird.fr

Leila Esgaib

Leila Esgaib, étudiante paraguayenne du master Eau de l’Université de Montpellier en 2013.

Vladimir Romanovsky

Vladimir Romanovsky, hydrologue russe retraité, est à l’origine d’une grande partie des données compilées et utilisées dans cette étude.

Jean-François Crétaux

Jean-François Crétaux, ingénieur de recherche au cnes, coordonne depuis 2004 un projet de suivi par satellite du niveau du lac Issyk-Koul afin d’améliorer la calibration des capteurs spatiaux embarqués. Ce projet inclut une connaissance de terrain aussi large que possible du régime hydrologique du lac. C’est dans ce cadre que la présente étude a été conduite. Laboratoire d’Études en Géophysique et en Océanographie Spatiales, umr – cnes, cnrs, ird, Université Paul Sabatier, Toulouse.

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