Premières mesures directes des variations infimes de l’accélération de la pesanteur engendrées par l’évapotranspiration

Mardi, 27 septembre 2016

Une équipe constituée de chercheurs issus de l’Observatoire royal de Belgique, du laboratoire Littoral, Environnement et Sociétés (LIENSs, CNRS / Université de la Rochelle), du Laboratoire de recherche en géodésie (LAREG, IGN) et des universités de Mons, de Liège et de Louvain-la-Neuve (Belgique) vient de mesurer les variations infimes de l’accélération de la pesanteur causées par l’évapotranspiration des arbres, ce qui constitue une première mondiale quant à la mesure directe de ce phénomène. Ces mesures de la pesanteur ont permis d’estimer les quantités d’eau perdues les jours ensoleillés de juin par la forêt qui surplombe la station de Membach près d’Eupen en Belgique.

La forêt, 48 mètres au-dessus de la station géophysique de Membach, dans l’est de la Belgique. © Michel Van Camp, Observatoire royal de Belgique Lors des journées d’été ensoleillées, les sols et les arbres relâchent par évaporation et transpiration une quantité importante d’eau dans l’atmosphère, un processus appelé "évapotranspiration". Proche de zéro la nuit, l’évapotranspiration s’accroît fortement au lever du soleil, atteint son maximum à midi puis diminue au coucher de l’astre du jour. La quantité d’eau perdue ainsi par la végétation est très difficile à mesurer. Il est pourtant primordial de la connaître pour la gestion des écosystèmes et des ressources en eau et pour la modélisation des climats.

Le gravimètre à supraconductivité, installé à l’extrémité d’une galerie longue de 140 m et excavée sous la Forêt ducale ("Hertogenwald"), entre les barrages d’Eupen et de la Gileppe. © Marc Seil, Université de Luxembourg Chaque arbre rejette dans l’atmosphère par évapotranspiration plusieurs centaines de litres d’eau par jour, occasionnant une perte de masse. Afin d’estimer cette perte de masse, des chercheurs français et belges ont mesuré, pour la première fois au monde de manière directe, entre 2005 et 2014, les variations de l’accélération de la pesanteur qu’elle avait engendrée, en utilisant un gravimètre à supraconductivité(1) installé à la station géophysique de Membach, près d’Eupen en Belgique.


Baisse moyenne, entre 2005 et 2014, de l’accélération de la pesanteur liée à l’évapotranspiration de la forêt autour de la station de Membach, lors des journées ensoleillées de juin. Les variations de l’accélération de la pesanteur (g = 9.81 m/s²) que les chercheurs ont ainsi pu estimer sont inférieures au nanomètre par seconde au carré, soit au dixième de milliardième de g (10-10 g).

En interprétant ces variations de la pesanteur, les chercheurs ont trouvé que la forêt qui surplombe la station de Membach rejette en moyenne dans l’atmosphère l’équivalent de 1.7 litre d’eau par mètre carré chaque jour ensoleillé du mois de juin.



Cette étude est le fruit d’une longue collaboration entre l’observatoire Royal de Belgique, les universités de La Rochelle, de Liège, de Mons et Paris Diderot, l’université Catholique de Louvain et l'Institut national de l'information géographique et forestière français (IGN).

Note(s): 
  1. Depuis 1995, cet instrument mesure en continu les variations de l’accélération de la pesanteur (g) avec une précision de quelques centièmes de milliardièmes. Dans ce gravimètre, une sphère lévite dans un champ magnétique engendré par les courants permanents circulant à l'intérieur de deux bobinages. L’ensemble, rendu supraconducteur et maintenu à une température de – 269°C (ou 4 K), assure une grande stabilité qui permet de mesurer les variations temporelles de l’accélération de la pesanteur avec grande précision.
Source(s): 

Direct measurement of evapotranspiration from a forest using a superconducting gravimeter, Michel Van Camp,    Olivier de Viron, Gwendoline Pajot-Métivier, Fabien Casenave, Arnaud Watlet, Alain Dassargues et Marnik Vanclooster, Geophysical Research Letters, Septembre 2016, DOI: 10.1002/2016GL070534)

Contact(s):
  • Olivier de Viron, LIENSs
    olivier [dot] de_viron [at] univ-lr [dot] fr, 05 46 50 76 34

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