L’influence des activités humaines sur l’évapotranspiration des continents mise en évidence

Communiqué de presse

Lundi, 1 Octobre 2012

L’évaporation de l’eau contenue dans les sols, directe ou via la transpiration de la végétation, joue un rôle crucial dans la disponibilité en eau du sol. Mais son évolution à long terme est encore mal comprise, notamment en raison de la rareté des observations disponibles. Une étude menée par des chercheurs du Centre national de recherches météorologiques (CNRM-GAME, Météo-France/CNRS) a permis de reconstituer à l’échelle du globe les variations enregistrées au cours de la seconde moitié du XXe siècle et, pour la première fois, d’en attribuer la cause en partie aux émissions humaines de gaz à effet de serre et d’aérosols. Ces résultats ont été publiés  dans la version en ligne de la revue Nature Climate Change .

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. Pour y parvenir, il est important de comprendre ce qui a gouverné ces 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 donnés les chercheurs du CNRM-GAME.

Ils ont reconstruit les variations spatio-temporelles 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). 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(1) et d’eau en surface.

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 spatio-temporelles de l’évapotranspiration à l’échelle planétaire en réalisant plusieurs jeux de simulations du climat du XXe siècle :

  • des simulations ne tenant compte que des forçages radiatifs naturels (aérosols émis par les éruptions volcaniques, variation de l’activité solaire) ;
  • des simulations ne tenant compte que des forçages radiatifs anthropiques (gaz à effet de serre et aérosols émis par les activités humaines) ;
  • des simulations cumulant les effets de ces deux forçages.

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 1963, El Chichon 1982, Pinatubo 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(2) 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 spatio-temporelles 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.

Note(s): 
  1. Le bilan d’énergie en surface détermine l’évapotranspiration "potentielle" (c’est-à-dire non limitée par la disponibilité en eau du sol) : plus il y a d’énergie absorbée en surface, plus l’évapotranspiration potentielle est forte. Ce bilan dépend notamment du rayonnement incident dont la composante infrarouge augmente globalement avec la concentration des gaz à effet de serre, mais dont la composante solaire varie régionalement à l’inverse de la charge (contenu atmosphérique intégré sur la verticale) en aérosols.
  2. En temps normal, les eaux chaudes de surface circulent dans le Pacifique équatorial d’est en ouest, alors que les eaux profondes froides se déplacent d’ouest en est. Il arrive que le sens de ces courants s’inverse : c’est le phénomène El Niño. Il occasionne des dérèglements climatiques à l’échelle planétaire qui peuvent moduler le cycle hydrologique global.
Source(s): 

Anthropogenic influence on multidecadal changes in reconstructed global evapotranspiration, H. Douville, A. Ribes, B. Decharme, R. Alkama & J. Sheffield, Nature Climate Change (2012), 29 juillet 2012

Contact(s):
  • Hervé Douville, GAME/CNRM
    herve [dot] douville [at] meteo [dot] fr, 05 61 07 93 03

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