Du 42me presque jusqu'au 32me parallèle, la Californie s'étire sur 1 250 kilomètres, un peu plus que la distance de Rotterdam à Rome. Bordé au nord par l'Oregon, à l'est par le Nevada et l'Arizona et au sud par le Mexique, avec 404 800 km2, c'est le troisième Etat américain pour la superficie après l'Alaska et le Texas. A l'ouest, la côte, dont le développé atteint 2 000 km, plonge dans l'Océan Pacifique.
La Californie est un état de montagnes. A l'angle nord-ouest se trouve le massif des Klamath, bordé à l'est par la chaîne des Cascades méridionales. La Sierra Nevada prolonge les Cascades vers le sud, se courbe vers l'ouest en diminuant d'altitude et vient s'accoler, au col de Tejon Pass, à une série de chaînes orientées d'est en ouest, les Transverse Ranges. Les Coast Ranges, parallèles à l'océan, seulement interrompues par la baie de San Francisco et quelques estuaires, ferment la boucle, des Transverse aux Klamath. Au sud des Transverse, comme un prolongement des Coast Ranges, les Peninsular Ranges filent jusqu'à la pointe de la Baja California. L'est de l'Etat est occupé par la province du Basin & Range, où alternent chaînes et bassins désertiques.
Peninsular, Transverse et Coast Ranges ne laissent qu'une faible place aux plaines côtières et, bien souvent, tombent droit dans l'océan. San Diego, Los Angeles, Monterey, San Francisco, installées près des rares ports naturels, se sont étendues sur les collines riveraines. D'autres agglomérations, beaucoup plus petites, occupent estuaires, plaines alluviales et les rares bandes de terrain disponibles entre mer et montagnes.
A l'intérieur du long rectangle défini par la Sierra Nevada, les Transverses, les Coast Ranges et les Cascades se trouve la Vallée Centrale, longue de 720 km et large de 65 à 100. Elle accueille les vallées de la San Joaquin, au sud, et de la Sacramento, au nord, qui coulent l'une vers l'autre au long d'une même ligne et se rejoignent pour alimenter la baie de San Francisco. Bassin d'effondrement empli de sédiments, la Vallée Centrale ne dépasse pas 150 mètres d'altitude et descend par endroits au niveau de la mer. Sa planéité, réputée chez les géographes, est un bienfait pour les agriculteurs : Central Valley est l'objet d'une exploitation agricole intensive, très diversifiée, où se côtoient agrumes, fruits, vigne, riz, céréales et élevage. Les villes secondaires, Fresno, Stockton et Bakersfield, s'y trouvent.
Avec, en moyenne, un millier de mètres d'altitude, les Coast Ranges sont constituées de trois à quatre chaînes séparées par des vallées. Parallèles à l'océan, elles font barrière au vent et, au fur et à mesure qu'on s 'éloigne vers l'est, les précipitations diminuent : la Vallée Centrale ne reçoit que fort peu d'eau. Rivières et fleuves côtiers coulent parallèles aux chaînes, jusqu'à ce qu'ils se fraient un passage vers la Vallée Centrale ou le Pacifique.
La majeure partie des précipitations a lieu le long de la côte et sur le versant occidental de la Sierra Nevada, dont les rivières coulent d'est en ouest et dissèquent la montagne de profonds canyons. Les plus grandes alimentent la Sacramento, au nord de San Francisco. Au sud, mal drainée par la San Joaquin, la plaine était autrefois un immense marécage, dont beaucoup d'étangs s'asséchaient en été. Un important réseau de canaux, construit de la fin du XIXme au début du XXme siècle, a permis d'en faire une des régions agricoles les plus productives des Etats-Unis.
A l'est de l'Etat s'étendent des régions désertiques ou semi-désertiques, très dissemblables selon la latitude. Au nord, coincé entre la chaîne des Cascades et les premières montagnes du Basin and Range, les terrains volcaniques du Plateau des Modocs, irrigués de petits cours d'eau et constellé de lacs, reste suffisamment arrosés pour permettre l'élevage et les cultures associées. Au sud, entre les Peninsular et l'Arizona, le désert du Colorado, dans le prolongement du Golfe de Californie, occupe Imperial et Coachella Valley. Ce "Low Desert" est un désert chaud : l'altitude y est régulièrement au dessous du niveau de la mer, et le fond de Salton Sea, un grand lac d'eau salée, se trouve à - 84 mètres. Un soleil presque permanent et l'eau des Rocheuses, puisée dans le Colorado, ont transformé ce désert en jardin. Au nord, Coachella Valley abrite plusieurs agglomérations moyennes, telles que Palm Springs et Indio, où les retraités viennent chercher chaleur et lumière, loin du tumulte de Los Angeles.
Au nord et à l'ouest de ces vallées, le désert Mojave, d'altitude plus grande (High Desert), quasiment inoccupé, se prolonge jusque dans la Vallée de la Mort. Au pied de la Sierra Nevada, à l'est, la vallée de l'Owens s'allonge sur 180 km. Depuis 1913, son eau alimente Los Angeles au détriment des fermiers riverains : sans elle, L.A. serait restée une petite ville. Ces zones désertiques appartiennent à la région du Basin & Range et, au nord de Mono Lake, à la province du Grand Bassin.
Même si certains proviennent d'un socle relativement ancien, tous ces reliefs sont jeunes : les mouvements tectoniques en sont la cause et continuent de les modifier. Un réseau de failles permet l'ajustement permanent des terrains à ces mouvements. Il est le siège d'incessants tremblements de terre dont la grande majorité est imperceptible ; les plus importants, deux ou trois fois par siècle, ont des conséquences désastreuses. La plus célèbre de ces failles est celle de San Andreas.
Un courant froid, venu d'Alaska, entretient le long de la côte un climat tempéré. Au-dessus des terres, les courants ascendants aspirent l'air marin, dont l'humidité se condense et forme des brouillards tenaces. L'été, c'est toute la cuvette de la Vallée Centrale qui sert d'aspirateur : plus il fait chaud dans la vallée et plus les brouillards sont forts et durables. Cette humidité permanente permet l'existence, du sud de Monterey jusqu'à l'Oregon, d'une espèce de séquoia, les redwoods, dont les plus hauts atteignent 120 mètres.
Soixante-dix pour cent de la population se rassemblent dans cinq grandes agglomérations : Los Angeles, San Diego, Monterey, San Francisco, Sacramento. Plus de vingt pour cent vivent sur la côte entre San Diego et Monterey, et dans la partie méridionale de Central Valley. Le nord, avec un climat plus rigoureux et peu d'activité industrielle, est dépeuplé. La population des déserts, Coachella Valley mise à part, est très faible.
Ces fortes différences d'un point à un autre dans l'altitude, l'humidité, la durée des saisons, la nature des terrains découpent la Californie en compartiments très différents, et l'on passe en quelques dizaines de kilomètres de l'aride vallée de l'Owens aux crêtes enneigées de la Sierra Nevada, de la chaleur étouffante de Central Valley aux tenaces brouillards de la côte, des flancs ravinés des Coast Ranges à la plate vallée de la Salinas et ses cultures.
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