« Planter l'eau », c‘est possible – contre l'aridité et la sécheresse

Le régime hydrologique des paysages fluctue de plus en plus fréquemment d’un extrême à l’autre : de la sécheresse aux inondations. Le type de végétation et l'utilisation des terres jouent un rôle important dans la rétention et le ruissellement de l'eau. En collaboration avec des scientifiques du Royaume-Uni et des États-Unis, des chercheurs de l'Institut allemand Leibniz d'écologie des eaux douces et des pêches intérieures (IGB) de Berlin ont mis au point un modèle mathématique capable de décrire les interactions complexes entre la végétation, le sol et les régimes hydrologiques. Ils montrent, par exemple, que dans les hêtraies, l'eau circule de plus en plus entre le sol et la végétation ce qui a pour effet d’augmenter l'évaporation dans l'atmosphère, tandis que le couvert végétal favorise la recharge de la nappe phréatique.

Un modèle mathématique pour quantifier les interactions sol-eau

Grâce à l'EcH2o-iso qu'ils ont développé, les chercheurs peuvent quantifier où, comment et pendant combien de temps l'eau est stockée et rejetée dans le paysage. Le modèle aide à mieux prédire les effets des changements d'utilisation des terres sur le bilan hydrique dans des conditions climatiques en mutation. Dans les zones sujettes à la sécheresse en particulier, ces connaissances peuvent appuyer la mise au point de stratégies d'utilisation des terres qui améliorent la résistance du paysage au changement climatique et protègent les ressources en eau.

« Jusqu'à présent, le type de végétation a été considéré principalement en vue de prévenir l'érosion des sols.  Cependant, en raison de la fréquence accrue des phénomènes météorologiques extrêmes tels que les sécheresses et les inondations, la question se pose de plus en plus de savoir quelles plantes peuvent être cultivées pour maîtriser la rétention ou la perte d'eau dans le paysage » , explique Dörthe Tetzlaff, directrice de l'étude, cheffe du groupe de recherche  « Éco-hydrologie du paysage »  de l'IGB et professeur en éco-hydrologie à l’Université Humboldt de Berlin.

Les modèles de prévision antérieurs considèrent souvent la végétation comme un élément statique. Ainsi, les interactions complexes entre l'évapotranspiration – l'évaporation de l'eau par les plantes et des surfaces du sol et de l'eau – et les processus physiologiques des plantes n'ont pu être suffisamment comprises.

Dans cette étude, cependant, des données de long terme sur les mesures directes de la végétation (p. ex. production de biomasse et transpiration) ont également été utilisées. Cela améliore la fiabilité des modèles et leur transférabilité. Sur le terrain, les modèles ont été testés avec des traceurs dits conservateurs. Ce sont des marqueurs qui peuvent être appliqués pour déterminer l'âge et l'origine de l'eau. Il s'agit d'une nouvelle approche pour évaluer les effets du changement climatique sur le bilan hydrique.

Dans une région autour du lac Stechlin, dans le nord de l'Allemagne, les chercheurs ont validé le modèle à l'aide d'études sur le terrain. Ils ont comparé les champs nus avec les forêts de feuillus et la couverture herbeuse. Les résultats de l'étude sur le terrain montrent que l’exploitation des prairies entraîne une plus grande recharge des nappes phréatiques et que, dans les hêtraies, l'évapotranspiration entraîne un plus grand retour d'eau dans l'atmosphère. Cependant, les effets sont spécifiques au site et dépendent de l'hydro-climat, de la biogéographie et de l'écologie du paysage. 

Cependant, à l'aide du modèle EcH2o-iso, ces différences peuvent être prises en compte à l'avenir et des modèles de prévision locaux et à grande échelle peuvent être créés.

(IGB/wi)

Référence (en anglais):

Doerte Tetzlaff et al. : Ecohydrological modelling with EcH₂O‐iso to quantify forest and grassland effects on water partitioning and flux ages (Modélisation écohydrologique avec EcH2O-iso pour quantifier les effets des forêts et des prairies sur le partage de l'eau et l’âge des flux). Dans : Hydrological processes, May 2019, https://doi.org/10.1002/hyp.13480