Où l’eau est-elle distribuée pendant une sécheresse?

Où l'eau est-elle distribuée pendant une sécheresse?

Où l'eau est-elle distribuée pendant une sécheresse?

Lit de cours d’eau asséché à Demnitz, Allemagne. Crédits: Lukas Kleine

En période de faibles précipitations, où et comment l’eau limitée disponible est-elle distribuée, et quelles sont les possibilités d’améliorer la rétention dans le sol et le paysage? Dörthe Tetzlaff et son équipe du Leibniz-Institute of Freshwater Ecology and Inland Fisheries (IGB) ont découvert que la végétation a une influence majeure sur ce point. Les chercheurs étudient le stockage, la distribution et la qualité de l’eau dans le paysage. En utilisant l’exemple du Demnitzer Mühlenfließ sensible à la sécheresse dans le Brandebourg, un sous-bassin versant de la Spree, ils ont quantifié les écoulements d’eau visibles et invisibles pendant et peu après la sécheresse de 2018.


Les précipitations annuelles dans le Brandebourg sont de 560 litres par mètre carré. Cela fait du Brandebourg une région avec les plus faibles précipitations en Allemagne. En 2018, il y avait 390 litres d’eau par mètre carré, soit environ 40% de précipitations en moins que d’habitude.

Même dans des conditions climatiques «normales», environ 90 pour cent des précipitations sont rejetées dans l’atmosphère et ne se déversent pas dans les eaux souterraines ou les rivières. Les niveaux des eaux souterraines dans la région montrent aujourd’hui que la baisse des niveaux d’eau due aux déficits de précipitations de 2018 n’a pas pu revenir à des conditions normales entre les saisons de croissance.

L’utilisation des terres est essentielle à la gestion des ressources en eau

Dörthe Tetzlaff est chercheur à l’IGB et professeur d’écohydrologie à l’Université Humboldt de Berlin. Elle et son équipe ont étudié comment le processus d’évaporation et de recharge des eaux souterraines diffèrent selon les sols et les utilisations des terres.

«En raison de la crise climatique actuelle avec des sécheresses croissantes, nous devons savoir combien d’eau les différentes plantes utilisent. En tant que chercheurs, nous nous demandons: pouvons-nous appliquer une utilisation durable des terres pour contrôler la consommation d’eau et rendre des paysages entiers plus résilients face aux extrêmes climatiques? les résultats sont la base pour répondre aux demandes de production alimentaire et d’approvisionnement en eau », explique Dörthe Tetzlaff expliquant sa motivation pour son sujet de recherche.

Le sol forestier est plus sec que les prairies

Dans le Demnitzer Mühlenfließ, l’équipe a étudié deux sites avec des utilisations du sol typiques de la région: un site de forêt mixte avec des sols sableux et une zone d’enracinement profonde; et prairie avec des sols plus loameux et une zone d’enracinement moins profonde. Le sol forestier était beaucoup plus sec, ce qui est dû aux caractéristiques du sol et des plantes.

Par exemple, pendant la sécheresse, le mètre le plus haut du sol sableux de la forêt ne contenait que 37 litres par m2, et sous les prairies il y avait jusqu’à 146 litres d’eau par m2. La cime des arbres et la canopée de la forêt protégeaient une partie de la pluie qui s’évaporait directement des feuilles et n’atteignait jamais le sol. De plus, le sol sableux de la forêt a accéléré l’écoulement de l’eau dans le sol et réduit le stockage de l’eau. Les précipitations ont pénétré plus profondément dans le sol, mais ont été réabsorbées par les arbres pendant la saison de croissance avant d’atteindre les eaux souterraines.

Sous la prairie, l’eau rechargeait continuellement les eaux souterraines. Le sol pourrait stocker plus d’eau. Comme les plantes ne prenaient que l’eau du sol supérieur, cela conduisait à une eau du sol «plus ancienne».

«Nous avons pu montrer à quel point les paysages du Brandebourg emmagasinent les précipitations, limitant la résistance à la sécheresse. Le type de forêt que nous avons étudié est typique de la plaine du nord de l’Europe. Il était triste de voir que même une forêt naturelle mixte souffre grandement de la sécheresse. Pour les forêts économiquement dominées par les conifères, la situation est encore pire. En fait, la mortalité des conifères dans le Brandebourg est désormais évidente « , explique Lukas Kleine, doctorant dans l’équipe de Tetzlaff.

«Planter de l’eau» – Comment l’agriculture peut tirer parti des résultats de la recherche

Les chercheurs collaborent avec les secteurs agricole et forestier pour mettre en pratique les résultats de leurs recherches. L’un de leurs partenaires les plus importants est Benedikt Bösel, propriétaire de Gut & Bösel. L’exploitation agricole Gut & Bösel teste et développe des concepts multifonctionnels d’utilisation des terres d’agriculture régénératrice et de sylviculture et confirme les observations des chercheurs de l’IGB: «La régénération de nos sols et la santé des sols est la tâche la plus grande et la plus importante de notre génération. Pour cela, nous ont besoin de solutions innovantes en agriculture et en foresterie pour lutter contre les causes de nos problèmes au lieu de simplement guérir les symptômes. Ce n’est qu’ainsi que nous pourrons agir en fonction de la complexité des écosystèmes. Nous essayons de développer ces solutions sur la base des conclusions du Prof. . L’équipe de Tetzlaff, entre autres « .

« Nous constatons qu’après les nouvelles saisons sèches en 2019 et jusqu’à présent en 2020, les niveaux des eaux souterraines continueront de baisser. La végétation n’a toujours pas pu se rétablir en raison des faibles précipitations des mois d’hiver. Malheureusement, nous sommes loin d’être » Afin d’améliorer la résistance des écosystèmes du Brandebourg aux sécheresses et autres changements climatiques, des mesures doivent être mises en œuvre pour favoriser la recharge des eaux souterraines et créer des sols capables de stocker plus d’eau. Nos résultats soulignent le rôle central de la végétation dans le développement de ces stratégies », déclare Dörthe Tetzlaff.

L’eau dans le paysage: eau bleue et verte

Les chercheurs distinguent l’eau dite bleue, qui remplit les lacs, les rivières et les aquifères et est immédiatement disponible pour l’approvisionnement en eau; et l’eau verte, qui est directement influencée par la végétation et est renvoyée dans l’atmosphère par évaporation et transpiration après avoir été absorbée par les plantes. Dörthe Tetzlaff et son équipe étudient les interactions entre les flux d’eau bleue et verte. Ils analysent ce qui se passe dans la zone critique et quelle influence la végétation a sur le régime global de l’eau.

La zone critique – la peau mince, dynamique et vivifiante de la terre

La couche de terre qui s’étend entre la canopée, le sol et les eaux souterraines est appelée la zone critique. Pendant longtemps, ce fut une «boîte noire»; en particulier, le rôle des plantes dans la distribution de l’eau a été négligé, car la science s’est concentrée sur les flux d’eau bleue ».

Dans cette étude, les chercheurs ont étudié les flux d’eau dans la zone critique avec des isotopes stables dans l’eau. Des isotopes stables dans l’eau peuvent être utilisés comme «marqueurs» pour déterminer les voies d’écoulement, l’âge et l’origine de l’eau. Pour une compréhension globale, ce ne sont pas seulement les quantités absolues de flux d’eau dans le paysage qui sont importantes, mais également la durée de stockage de l’eau sur le site et les voies d’écoulement qu’elle emprunte. Lorsque ces informations sont intégrées aux données sur la dynamique de la végétation, la modélisation à base de traceurs peut révéler certains des processus les plus importants du système écohydrologique, tels que où et à quelle vitesse les plantes puisent de l’eau dans le sol.


Modélisation écohydrologique pour quantifier les effets des forêts et des prairies sur la répartition de l’eau et les âges des flux


Plus d’information:
Lukas Kleine et coll. Utilisation des isotopes pour comprendre l’évaporation, le stress hydrique et la réhumidification dans les sols des forêts de captage et des prairies de la sécheresse estivale de 2018, (2020). DOI: 10.5194 / hess-2020-81

Aaron Smith et coll. Modélisation isotopique des flux écohydrologiques et des âges de l’eau sous utilisation mixte des terres en Europe centrale: la sécheresse de 2018 et sa reprise, Processus hydrologiques (2020). DOI: 10.1002 / hyp.13838

Fourni par Forschungsverbund Berlin eV (FVB)

Citation: Où l’eau est-elle distribuée lors d’une sécheresse? (2020, 17 juillet) récupéré le 18 juillet 2020 sur https://phys.org/news/2020-07-drought.html

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