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Jusqu'à présent, les scientifiques supposaient que la plupart des plantes souffrent de stress hydrique pendant les sécheresses: elles ferment leurs stomates pour retenir l'eau, cessent de pousser et, dans le pire des cas, se flétrissent. Il en résulte une diminution de l'évaporation et de la transpiration de l'eau de la végétation, du sol et des surfaces d'eau - un processus que les experts appellent évapotranspiration. "Mais malgré des conditions sèches et chaudes, il n'y a pas de sécheresse à haute altitude dans les régions montagneuses boisées, par exemple", déclare Simone Fatichi, assistante principale à l'Institut d'ingénierie environnementale de l'ETH Zurich.
Les analyses des observations et les simulations de modèles informatiques de la vague de chaleur de l'été 2003 (et des récents étés chauds et secs) indiquent que, pendant les sécheresses, les forêts de montagne et les prairies situées à plus haute altitude libèrent encore plus d'eau dans l'air que pendant les périodes de croissance "normales" avec des températures moyennes et des précipitations suffisantes.
En effet, la chaleur et un soleil abondant favorisent la croissance de la végétation. Mais, en même temps, la végétation a un métabolisme plus élevé, et elle aspire donc essentiellement jusqu'à la dernière goutte d'eau du sol pour se développer. Pour cette raison, l'évapotranspiration était beaucoup plus importante que prévu à haute altitude pendant les sécheresses étudiées.
L'eau verte prédomine dans les étés secs et chauds
Pour la première fois, Simone Fatichi et ses collègues ont étudié ce phénomène sur de grandes surfaces dans les Alpes européennes, à l'aide d'un modèle informatique. Cela leur a permis de quantifier la part de l'eau "verte", c'est-à-dire celle qui atteint l'air par évapotranspiration, proportionnellement à celle de l'eau "bleue", celle qui s'écoule dans les ruisseaux, les rivières et les lacs.
Les chercheurs ont alimenté leur modèle avec des données enregistrées dans plus de 1 200 stations de la région alpine qui mesurent, entre autres, les paramètres météorologiques et le ruissellement fluvial.
Sur la base de leur simulation, Simone Fatichi et son doctorant Theodoros Mastrotheodoros ont calculé que, dans les zones montagneuses boisées situées entre 1 300 et 3 000 mètres d'altitude, les taux d'évapotranspiration étaient supérieurs à la moyenne dans une grande partie des Alpes pendant la canicule de 2003.
Cet été-là, les flux d'eau alpins n'ont atteint en moyenne que la moitié de leur volume habituel et, selon les calculs des chercheurs de l'ETH Zurich, un tiers de ce déficit de ruissellement était imputable à l'évapotranspiration. Simone Fatichi souligne que "c'est donc la végétation à cette altitude qui a contribué à drainer les rivières et les ruisseaux à demi secs".
Le réchauffement climatique amplifie l'évapotranspiration
Dans le cadre de leurs recherches, les chercheurs ont également simulé une hausse de température de 3 degrés dans la région alpine - un scénario qui pourrait se concrétiser d'ici la fin du siècle et qui pourrait augmenter encore les taux d'évaporation annuels de 6 %. En termes de précipitations, la quantité d'eau évaporée serait comparable à une diminution annuelle dans les Alpes de 45 litres par mètre carré en moyenne - ce qui correspond à 3-4% des précipitations annuelles. Cela permet de constater qu'à l'échelle annuelle - contrairement aux étés chauds - les précipitations et leurs changements sont de loin les facteurs les plus importants qui déterminent les volumes de ruissellement.
Par conséquent, les volumes d'écoulement dans les rivières et les ruisseaux seront soumis à une pression encore plus forte à l'avenir. "Au fur et à mesure que les étés deviendront plus chauds et plus secs, nous assisterons à un glissement vers plus d'eau verte et moins d'eau bleue", explique M. Fatichi. À long terme, cela mettra en danger l'approvisionnement en eau des régions de basse altitude dans et autour des Alpes, explique-t-il.
Plusieurs facteurs entrent en jeu dans ce scénario: le réchauffement climatique devrait entraîner une réduction générale des précipitations, les glaciers devraient diminuer et, lors des étés secs et chauds, l'évapotranspiration intensifiera le problème de la diminution des volumes de ruissellement. De telles circonstances pourraient jeter un doute sur le rôle des Alpes en tant que "châteaux d'eau de l'Europe". Quatre des principaux fleuves européens, le Rhin, le Rhône, l'Inn et le Pô, prennent leur source dans les Alpes. Ensemble, ils approvisionnent en eau environ 170 millions de personnes et jouent un rôle crucial dans la production d'électricité et l'agriculture. Une grande partie de l'Europe dépend donc de l'eau bleue des Alpes, ce qui amène Simone Fatichi à poser la question suivante : "Pouvons-nous vraiment nous permettre de laisser les volumes de cette eau diminuer?"
Référence
Mastrotheodoros T, et al. Plus d'eau verte et moins d'eau bleue dans les Alpes pendant les étés plus chauds. Nature Climate Change, publié en ligne le 27 février 2019, doi : 10.1038/s41558-019-0676-5