Cascade

Les chutes d'eau naturelles se forment généralement dans le cours supérieur d'une rivière, là où les lacs se déversent dans des vallées de montagnes escarpées.

Il arrive qu'une rivière franchisse un grand ressaut rocheux, probablement formé par une faille . Des chutes d'eau peuvent se former en bordure d'une vallée glaciaire , là où un cours d'eau alimenté par un glacier continue de s'écouler dans la vallée après le retrait ou la fonte du glacier . Les grandes chutes d'eau de la vallée de Yosemite illustrent ce phénomène, appelé vallée suspendue . Une autre cause de formation de vallées suspendues est la confluence de deux rivières, l'une d'elles ayant un débit plus rapide que l'autre.

Lorsque des eaux chaudes et froides se rencontrent au niveau d'une gorge dans l'océan, de grandes cascades sous-marines peuvent se former à mesure que l'eau froide se précipite vers le fond.

On définit généralement une cascade comme ayant une hauteur minimale de 1,5 mètre (5 pieds), bien que la plupart soient plus hautes. La cascade de Mill Pond , à Newington (Connecticut) , d'une hauteur un substratum rocheux résistant , l'érosion est lente et principalement due à l'impact des sédiments transportés par l'eau sur la roche, tandis qu'en aval, l'érosion est plus rapide . Lorsque le cours d'eau accélère au bord de la chute, il peut arracher des matériaux du lit de la rivière, si celui-ci est fracturé ou plus érodable. Les jets et ressauts hydrauliques au pied de la chute peuvent générer des forces importantes d'érosion du lit surtout lorsque ces forces sont amplifiées par les sédiments transportés par l'eau. Les chutes en forme de fer à cheval concentrent l'érosion en un point central, accentuant également les modifications du lit de la rivière en aval de la chute

Un processus appelé « creusement de cavités » implique l'érosion locale d'un trou potentiellement profond dans la roche-mère, due à des tourbillons turbulents qui déplacent les pierres à la surface et la creusent. Le sable et les pierres transportés par le cours d'eau augmentent ainsi la capacité d'érosion. Cela provoque un creusement plus profond de la cascade dans son lit et un recul vers l'amont. Souvent, au fil du temps, la cascade recule pour former un canyon ou une gorge en aval, tout en creusant plus profondément la crête située au-dessus. Le taux de recul d'une cascade peut atteindre un mètre et demi par an.

Souvent, la strate rocheuse située juste en dessous de la corniche plus résistante est de nature plus tendre. De ce fait, l'érosion par les éclaboussures y crée une formation rocheuse peu profonde, semblable à une grotte, appelée abri sous roche, sous et derrière la cascade. Finalement, la couche de roche affleurante et plus résistante s'effondre sous la pression, ajoutant des blocs rocheux à la base de la cascade. Ces blocs se fragmentent ensuite en plus petits blocs par attrition , au contact les uns des autres. Ils érodent également la base de la cascade par abrasion , créant ainsi un bassin profond dans les gorges en aval.

Les cours d'eau peuvent s'élargir et s'amenuiser juste en amont des chutes d'eau, car ils s'écoulent sur le rebord rocheux. Une zone profonde se forme généralement juste en aval de la chute d'eau en raison de l' énergie cinétique de l'eau qui frappe le fond. Cependant, une étude systématique des chutes d'eau a montré que leur largeur peut varier en amont ou en aval de la chute, ce qui rend presque tout possible dans un contexte géologique et hydrologique approprié. Les chutes d'eau se forment généralement dans une zone rocheuse par érosion. Après une longue période de formation, l'eau qui dévale le rebord se retire, créant une fosse horizontale parallèle à la paroi de la chute. Finalement, à mesure que la fosse s'approfondit, la chute d'eau s'effondre et laisse place à un lit de rivière en forte pente. Outre les processus graduels tels que l'érosion, les mouvements de terrain provoqués par des séismes , des glissements de terrain ou des éruptions volcaniques peuvent également être à l'origine de la formation de chutes d'eau.

Les chutes d'eau jouent un rôle important dans la répartition des organismes lotiques , tels que les poissons et les invertébrés aquatiques, car elles peuvent limiter leur dispersion le long des cours d'eau. La présence ou l'absence de certaines espèces peut avoir des effets écologiques en cascade et, par conséquent, engendrer des différences de régimes trophiques en amont et en aval des chutes. Certaines plantes et certains insectes aquatiques sont également adaptés à l'environnement même de la chute d'eau. Une étude menée en 2012 sur les chutes d'eau d'Agbokim a suggéré qu'elles abritent une biodiversité bien plus importante qu'on ne le pensait auparavant.

Les chutes d'eau ont également une incidence sur les espèces terrestres. Elles créent un microclimat à proximité immédiate, caractérisé par des températures plus fraîches et une humidité plus élevée que dans la région environnante, ce qui peut favoriser le développement de communautés diversifiées de mousses et d'hépatiques . Les populations de ces plantes peuvent être disjointes dans les zones de chutes d'eau, loin de leur aire de répartition principale.

Les chutes d'eau offrent un abri pour la nidification à plusieurs espèces d'oiseaux, comme le martinet noir et le cincle plongeur . Ces espèces nichent de préférence dans l'espace situé derrière la chute d'eau, ce qui serait une stratégie pour éviter la prédation.

De nombreux explorateurs ont visité des chutes d'eau. Les explorateurs européens ont consigné les chutes d'eau qu'ils ont rencontrées. En 1493, Christophe Colomb mentionne les chutes Carbet en Guadeloupe , probablement les premières chutes d'eau observées par des Européens sur le continent américain. À la fin du XVIIe siècle, Louis Hennepin visita l'Amérique du Nord et fournit les premières descriptions des chutes du Niagara et des chutes Saint-Antoine . Le géographe Brian J. Hudson soutient qu'il était rare de nommer précisément les chutes d'eau avant le XVIIIe siècle. Cette tendance des Européens à nommer les chutes d'eau s'est développée parallèlement à un intérêt scientifique accru pour la nature, à l'essor du romantisme et à l'importance croissante de l'hydroélectricité avec la révolution industrielle . Les explorateurs européens préféraient souvent donner aux chutes d'eau des noms dans leur propre langue ; par exemple, David Livingstone nomma les chutes Victoria en l'honneur de la reine Victoria , bien qu'elles fussent connues des populations locales sous le nom de Mosi-oa-Tunya. De nombreuses chutes d'eau portent des noms descriptifs qui peuvent provenir du fleuve sur lequel elles se trouvent, des lieux environnants, de leurs caractéristiques ou d'événements qui se sont déroulés à proximité.

Certains pays colonisés par les nations européennes ont entrepris de rétablir les noms d'origine des chutes d'eau rebaptisées par les explorateurs européens. L'exploration des chutes d'eau se poursuit ; les chutes de Gocta ont été révélées au monde en 2006.

Les chutes d'eau peuvent constituer des obstacles majeurs aux déplacements. Des canaux sont parfois construits pour les contourner, d'autres fois il faut transporter les marchandises physiquement ou construire une voie ferrée .

Les chutes d'eau attirent souvent les visiteurs par simple attrait esthétique. Hudson avance l'hypothèse qu'elles constituent d'excellents sites touristiques car elles sont généralement considérées comme belles et relativement rares. Parmi les activités proposées aux chutes d'eau, on peut citer la baignade, la natation, la photographie, le rafting , le canyoning , la descente en rappel , l'escalade et l'escalade sur glace . Les chutes d'eau peuvent également servir à la production d'énergie hydroélectrique et offrir de bonnes opportunités de pêche. On sait que les personnes fortunées fréquentaient les régions abritant des chutes d'eau, au moins depuis l' Antiquité romaine et chinoise . Cependant, de nombreuses chutes d'eau étaient pratiquement inaccessibles en raison du terrain accidenté qui les entourait, jusqu'à ce que des aménagements, tels que des sentiers menant aux chutes, se généralisent au Royaume-Uni et en Amérique au XIXe siècle, puis tout au long du XXe siècle et jusqu'au XXIe siècle. Aujourd'hui, les chutes d'eau isolées sont souvent accessibles par avion.

Le développement humain menace également de nombreuses chutes d'eau. Par exemple, les chutes de Guaíra , qui comptaient parmi les plus puissantes au monde, ont été submergées en 1982 par un barrage artificiel, tout comme les chutes de Ripon en 1952. À l'inverse, d'autres chutes d'eau ont vu leur niveau baisser considérablement en raison de prélèvements pour la production d'hydroélectricité , comme les chutes de Tyssestrengene en Norvège. L'aménagement des zones autour des chutes à des fins touristiques a également détruit le paysage naturel qui les entoure.

Les chutes d’eau sont incluses dans trente-huit sites du patrimoine mondial et beaucoup d’autres sont protégées par les gouvernements.

Les chutes d'eau jouent un rôle dans de nombreuses cultures, en tant que sites religieux et sujets d'art et de musique.

De nombreux artistes ont peint des cascades, et celles-ci sont évoquées dans de nombreuses chansons, notamment celles du peuple Kaluli de Papouasie-Nouvelle-Guinée . Michael Harner a intitulé son étude sur les peuples Jivaros d'Équateur « Les Jivaros : Peuple des cascades sacrées » Des artistes tels que ceux de l' École de la rivière Hudson , ainsi que J.M.W. Turner et John Sell Cotman, ont réalisé des tableaux de cascades particulièrement remarquables au XIXe siècle

Une des versions de la cérémonie de purification shintoïste du misogi consiste à se tenir sous une cascade en tenue rituelle. Au Japon, les chutes de Nachi sont un lieu de pèlerinage, tout comme les chutes près de Tirupati , en Inde, et du Saut-d'Eau , en Haïti. Les Otavalos utilisent la cascade de Piguchi dans le cadre du rituel Churru, qui marque le passage à l'âge adulte. De nombreuses cascades en Afrique étaient des lieux de culte pour les populations autochtones et tiraient leur nom des divinités de la religion locale.

Dans la tradition chinoise , la cascade représente la saison de l'automne , le yin et le pouvoir du dragon chinois sur l'eau qui provient des deux précédents.