L’hydrologie est la science des eaux naturelles étudiées au point de vue qualitatif (propriétés physiques, chimiques et biologiques) et quantitatif (formation, circulation, répartition), quels qu’en soient la nature (eau salée, saumâtre ou douce) ou l’état (solide ou liquide).
L’hydrographie a plus particulièrement pour objet la description géométrique du contact entre l’hydrosphère et la lithosphère : pour les océans, il s’agit de celle du tracé des côtes et de la bathymétrie ; pour les continents, de celle des profils (longitudinaux, transversaux) et du dessin des réseaux de drainage.
L’écoulement de l’eau
La mobilité est la caractéristique essentielle de l’eau, qui se manifeste dans la nature sous des formes très variées. L’hydrologie, qui étudie chacune d’entre elles, est donc partagée en disciplines autonomes, dont les limites demeurent floues.
L’eau tombée sur le sol, en l’absence de couverture végétale dense et en présence de conditions lithologiques propices, peut s’infiltrer dans les accumulations alluviales (nappes) et les roches perméables (roches-magasins). Ces niveaux aquifères sont activement exploités, car ils détiennent des réserves considérables. C’est notamment le cas dans les calcaires où la dissolution a élargi les fissures jusqu’à donner naissance à un réseau de drainage souterrain, appelé réseau karstique. Ces eaux profondes réaffleurent sous forme de sources de divers types (résurgences dans les calcaires par exemple). Si leur pénétration est plus profonde, ces eaux modifient leur équilibre thermique et chimique et deviennent eaux thermales. L’ensemble du drainage souterrain est étudié par l’hydrogéologie.
L’eau prise en charge par le sol* est animée par des mouvements spécifiques qui sont du domaine de la pédologie. Mis à part l’eau hygroscopique, énergiquement retenue autour des particules, l’eau pédologique comprend : l’eau capillaire, qui migre selon les servitudes imposées par la pression osmotique et la microporosité ; l’eau de gravité, qui, selon l’importance de la perméabilité des horizons et des précipitations, forme des nappes pédologiques, permanentes ou temporaires, et est animée de mouvements descendants (gravité) ou ascendants (évaporation ou absorption par les racines).
L’eau qui a échappé à la circulation souterraine et à l’évapotranspiration est restituée par les sources sous forme de ruissellement, d’abord diffus, puis concentré, dont les artères constituent un réseau hydrographique, plus ou moins permanent, qui atteint ou non la mer (fleuve*).
Dans les segments de réseaux isolés en amont de contre-pentes, l’eau s’accumule pour former des lacs, des marécages et des étangs, étudiés par la limnologie*. (V. lac.)
Dans les embouchures (estuaires et deltas), le contact entre l’écoulement continental et l’écoulement marin engendre des formes hydrologiques particulières qui varient selon les volumes, les qualités et la dynamique des masses d’eau qui s’affrontent. Cet écoulement littoral (ou paralique) est étudié par l’océanographie* (v. littoral [relief]). Cette même discipline analyse le comportement spécifique des eaux marines proprement dites, qu’il s’agisse de courants* ou d’ondes* océaniques.
Enfin, toutes les formes précitées peuvent subir une congélation définitive ou temporaire et donner naissance aux glaces d’eau douce (glaciers locaux, inlandsis, plates-formes de glace, glace de fleuve et de lac, pergélisol) et aux glaces d’eau de mer (banquise). Lorsqu’elles sont suffisamment épaisses, leur écoulement est contrôlé par les oscillations météorologiques (changements de température ou de radiations, enneigement plus ou moins important). Il associe des mouvements internes, dus à la plasticité de la glace, et des mouvements externes, développés au contact du lit. Ces études font l’objet de la glaciologie. (V. Antarctique et Arctique.)
Pour comprendre la nature et les mouvements de ces masses d’eau, on fait appel aux lois qui régissent la teneur en substances et la mécanique des fluides. Deux méthodes de travail apparaissent. L’une, naturaliste, repose sur l’observation (au sol ou aérienne), la mesure (à partir de données instrumentales aussi précises, contrôlées et continues que possible) et, dans certains cas, l’expérimentation à l’aide de modèles physiques. L’autre méthode, mathématique, met en œuvre les équations de l’hydrodynamique. Au modèle physique tend à se substituer le modèle mathématique établi à partir des méthodes de simulation sur calculateur ; grâce à ce moyen, utilisé dans l’étude de baies, estuaires, deltas ou parties de vallées fluviales, on peut calculer les variations de niveau et de divers autres paramètres (salinité et turbidité, par exemple), ainsi que la quantité d’eau reçue et perdue par tout ou partie de bassin hydrographique.
