La façon dont les humains utilisent et modifient la couverture terrestre, par exemple en convertissant des champs en zones urbaines ou en défrichant des forêts, peut affecter tous les aspects du cycle de l’eau. Les changements d’affectation des sols peuvent modifier les schémas de précipitation et la manière dont l’eau est absorbée par le sol, s’écoule dans les ruisseaux et les rivières, ou inonde la surface terrestre, ainsi que la manière dont l’humidité s’évapore dans l’air. Les changements dans l’un de ces aspects du cycle de l’eau interconnecté peuvent affecter l’ensemble du cycle et la disponibilité des ressources en eau douce.

L’utilisation des sols décrit la combinaison d’activités et de couverture végétale définissant chaque zone de la surface continentale de la Terre. L’altération de l’utilisation des sols peut modifier les échanges d’eau entre l’atmosphère, le sol et le sous-sol.
Par exemple, les changements dans la couverture du sol peuvent affecter la capacité des sols à absorber l’eau de surface (infiltration). Lorsque le sol perd sa capacité à absorber l’eau, les précipitations qui devraient normalement s’infiltrer et contribuer aux réserves d’eau souterraine vont au contraire déborder, ce qui augmente les eaux de surface (ruissellement) et la probabilité d’inondations. Par exemple, le passage d’une couverture végétale à une couverture urbaine peut faire en sorte que l’eau s’écoule rapidement sur les bâtiments, les routes et les allées, puis dans les égouts, au lieu de s’infiltrer dans le sol. La déforestation sur de vastes zones peut également réduire directement l’humidité du sol, l’évaporation et les précipitations à l’échelle locale, mais elle peut aussi provoquer des changements de température à l’échelle régionale qui affectent le régime des précipitations.

L’extraction de l’eau du sol et des rivières pour l’agriculture, l’industrie et l’eau potable épuise les nappes phréatiques et peut augmenter l’évaporation de surface, car l’eau qui se trouvait auparavant dans le sol est désormais en contact direct avec l’atmosphère et peut s’évaporer.

Le changement d’affectation des sols peut également modifier le degré d’humidité du sol, influençant ainsi la vitesse à laquelle le sol se réchauffe et se refroidit et le cycle local de l’eau. Les sols plus secs évaporent moins d’eau dans l’air mais se réchauffent davantage au cours de la journée. Cela peut conduire à des panaches d’air plus chauds et plus flottants qui peuvent favoriser la formation de nuages et les précipitations si l’humidité de l’air est suffisante.

Les changements dans l’utilisation des sols peuvent également modifier la quantité de minuscules particules d’aérosol dans l’air. Par exemple, les activités industrielles et domestiques peuvent contribuer aux émissions d’aérosols, tout comme les environnements naturels tels que les forêts ou les lacs salés. Les aérosols refroidissent la température mondiale en bloquant la lumière du soleil, mais ils peuvent également affecter la formation de nuages et donc la survenue de précipitations.

La végétation joue un rôle important en absorbant l’humidité du sol et en évaporant l’eau dans l’air (transpiration) par de minuscules trous (stomates) qui permettent aux plantes d’absorber du dioxyde de carbone. Certaines plantes retiennent mieux l’eau que d’autres, de sorte que les modifications de la végétation peuvent affecter la quantité d’eau qui s’infiltre dans le sol, s’écoule dans les ruisseaux et les rivières ou s’évapore.

Plus globalement, le changement d’affectation des sols est actuellement responsable d’environ 15 % des émissions de dioxyde de carbone dues aux activités humaines, ce qui entraîne un réchauffement de la planète, lequel affecte à son tour les précipitations, l’évaporation et la transpiration des plantes. En outre, l’augmentation des concentrations atmosphériques de dioxyde de carbone due aux activités humaines peut rendre les plantes plus efficaces pour retenir l’eau car les stomates n’ont pas besoin de s’ouvrir aussi largement. L’amélioration de la gestion des terres et de l’eau (par exemple, le reboisement, l’irrigation durable) peut également contribuer à réduire le changement climatique et à s’adapter à certaines de ses conséquences négatives.

En résumé, il existe de nombreuses preuves que les changements d’utilisation et de couverture des sols modifient le cycle de l’eau à l’échelle mondiale, régionale et locale, en modifiant les précipitations, l’évaporation, les inondations, les eaux souterraines et la disponibilité de l’eau douce pour divers usages. Étant donné que tous les composants du cycle de l’eau sont connectés (et liés au cycle du carbone), les changements dans l’utilisation des terres se répercutent sur de nombreux autres composants du cycle de l’eau et du système climatique.