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Nos pollutions ont fait une nouvelle victime : l’évapotranspiration

L’évapotranspiration de l’eau, directement à partir de la terre ou par le biais des végétaux, intervient sur la disponibilité en eau des sols. Selon une nouvelle étude du Centre national de recherches météorologiques, les émissions humaines de gaz à effet de serre et d'aérosols pourraient avoir grippé la mécanique au cours de la seconde moitié du XXe siècle. Comment en est-on arrivé là ?

Dans l'est du bassin amazonien, 48 % des précipitations proviendraient de l'évapotranspiration (chiffre de 1977). Tout changement pourrait donc avoir de graves conséquences. © Savo 2003, CC by-nc-sa 2.0 Dans l'est du bassin amazonien, 48 % des précipitations proviendraient de l'évapotranspiration (chiffre de 1977). Tout changement pourrait donc avoir de graves conséquences. © Savo 2003, CC by-nc-sa 2.0

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Chaque seconde, plus de 2 milliards de litres d'eau s'évaporent dans l'atmosphère depuis les terres émergées du globe. Ce phénomène, appelé évapotranspiration, joue un rôle fondamental dans le recyclage des précipitations, la disponibilité en eau du sol et, de ce fait, dans la production alimentaire et la préservation des écosystèmes. Anticiper les évolutions futures de l'évapotranspiration continentale apparaît donc crucial, il est important de comprendre ce qui a gouverné ses variations récentes. 

Or, celles-ci restent mal comprises. Les mesures in situ sont rares et les quelques bases de données reconstruites à l'échelle du globe sur la base de ces observations ne remontent pas avant le début des années 1980. Elles montrent notamment que l'évapotranspiration globale a augmenté jusqu'en 1998 avant de se stabiliser. Aucune étude n'avait jusqu'à présent tenté de déceler dans ces variations récentes les prémices du changement climatique d'origine anthropique. C'est l'objectif que se sont donné les chercheurs du Centre national de recherches météorologiques (CNRM-Game). 

Ils ont reconstruit les variations spatiotemporelles de l'évapotranspiration entre 1950 et 2005 à l'aide de deux modèles hydrologiques globaux (ISBA, développé par Météo-France et VIC, développé par l'université de Princeton), comme précisé dans l’article publié dans Nature Climate Change. Ces modèles, qui simulent les interactions sol-biosphère-atmosphère, ont été alimentés par des observations de différents paramètres : précipitations, rayonnements solaire et infrarouge reçus par la surface de la terre et principales variables météorologiques gouvernant les bilans d'énergie et d'eau en surface.

En région méditerranéenne, la quantité d'eau évapotranspirée (voir sur le schéma du cycle de l'eau) par jour peut atteindre 6 à 8 litres par m² (si tous les stomates sont ouverts). © Toony, Wikimedia common, CC by 3.0
En région méditerranéenne, la quantité d'eau évapotranspirée (voir sur le schéma du cycle de l'eau) par jour peut atteindre 6 à 8 litres par m² (si tous les stomates sont ouverts). © Toony, Wikimedia common, CC by 3.0

L’Homme agit sur l’évapotranspiration

Les chercheurs du CNRM-GAME ont ensuite procédé à une étude de « détection-attribution » : ils ont isolé les effets des différents « forçages » susceptibles d'influencer les variations spatiotemporelles de l'évapotranspiration à l'échelle planétaire en réalisant plusieurs jeux de simulations du climat du XXe siècle :

Ces simulations montrent que les variations de l'évapotranspiration reconstruite depuis 1950 présentent des singularités spatiales et temporelles qui ne peuvent s'expliquer sans faire intervenir les forçages anthropiques. Ces forçages (accroissement de l'effet de serre, augmentation puis déclin des émissions d'aérosols) expliquent notamment l'accroissement de l'évapotranspiration constaté à partir des années 1970 aux moyennes et hautes latitudes

Deux facteurs naturels ont cependant contribué à brouiller le signal anthropique sur la période 1950-2005 :

  • les éruptions volcaniques majeures (Agung en 1963, El Chichon en 1982 et Pinatubo en 1991) qui ont momentanément (1 à 2 ans) limité le rayonnement solaire incident en injectant dans l'atmosphère d'énormes quantités d'aérosols ;
  • la variabilité interne du climat, et en particulier l'épisode majeur El Niño de 1997-1998, qui a occasionné des dérèglements climatiques sur le bassin pacifique et a pu contribuer au pic d'évapotranspiration globale identifié à la fin des années 1990. 

C'est la première fois que les effets des activités humaines sur l'évapotranspiration sont ainsi mis en évidence et distingués de manière objective des autres sources de variabilité. Ces résultats indiquent par ailleurs que l'évolution à long terme de l'humidité des sols (et des risques de sécheresse) ne peut être comprise sur la seule base des variations de précipitations.   

Un enregistreur du changement climatique

Cette étude montre que le changement climatique d'origine anthropique peut être détecté dans les variations spatiotemporelles de l'évapotranspiration plus aisément encore que dans celles des précipitations. À la différence de la pluie, l'évapotranspiration est un processus continu dans l'espace et dans le temps qui permet d'enregistrer jour après jour les variations du climat. Déployer de nouveaux moyens d'observation de ce paramètre, sur continent mais aussi au-dessus des océans, permettrait de disposer de données utiles pour détecter et attribuer des changements plus subtils à l'échelle régionale.

Ce résultat ouvre aussi des perspectives intéressantes pour réduire les incertitudes quant à l'évolution future des ressources en eau aux échelles globale et régionale. Les différents modèles climatiques proposent en effet des évolutions très contrastées pour le cycle de l'eau. Les scientifiques pourraient envisager d'écarter ceux dont les simulations d'évapotranspiration sur les dernières décennies sont les moins conformes aux tendances mises en évidence par ce type d'étude de détection-attribution. 


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