E10 Interaction sol-végétation-atmosphère

Topique

L'interaction entre le sol, la végétation et l'atmosphère décrit l'échange bidirectionnel d'énergie, d'eau et de carbone entre ces trois composantes, intégrées au sein d'un système unique. La végétation est l'élément central de ce système : elle modifie l'albédo de surface, augmente la rugosité aérodynamique rencontrée par le vent, intercepte une partie des précipitations grâce à son couvert végétal, transporte l'eau du sol vers l'atmosphère par transpiration et contrôle l'accès du dioxyde de carbone atmosphérique à la photosynthèse en ouvrant ou en fermant ses stomates.

La résistance stomatique est précisément le paramètre de contrôle principal de cette transpiration et de cet échange de dioxyde de carbone : les stomates se ferment en cas de stress hydrique, lorsque le sol est sec, en cas de forte évaporation, lorsque l'air est très sec par rapport à sa teneur en vapeur d'eau, sous des températures extrêmes ou simplement en cas de faible luminosité ; c'est précisément la combinaison de ces quatre facteurs de stress qui détermine, à un instant donné, le degré de fermeture de ces stomates.

Les modèles modernes de ce système sol-végétation-atmosphère paramétrisent la résistance stomatique comme une fonction multiplicative de ces mêmes facteurs de stress, combinant ainsi l'effet de chacun en une valeur unique.

L'interception par la canopée retient également une partie des précipitations directement sur la surface des feuilles et des branches ; cette eau interceptée s'évapore rapidement dans l'atmosphère sans atteindre le sol et peut représenter entre 20 et 40 % des précipitations totales tombant sur une forêt dense.

La boucle de rétroaction entre l'humidité du sol, l'évapotranspiration et les précipitations opère à l'échelle régionale, sur des périodes allant d'une semaine à un mois, et s'auto-entretient dans les deux sens : l'évapotranspiration d'un sol humide augmente l'humidité de la basse troposphère, favorisant la formation de nuages ​​convectifs et de précipitations locales, qui à leur tour réhumidifient le sol initial. C’est précisément cette rétroaction qui peut amplifier à la fois les sécheresses, lorsque le sol sec génère moins d’évapotranspiration et donc moins de précipitations locales pour le réhumidifier, et les périodes humides, lorsque le sol saturé génère plus d’évapotranspiration et donc plus de pluie pour le maintenir saturé.

Le comportement attendu de l’ensemble de ce système inclut la variation saisonnière de l’indice de surface foliaire, qui contrôle à la fois la transpiration et l’interception tout au long de l’année. Ainsi, de la végétation initiale à la variation saisonnière finale, incluant la résistance stomatique, l’interception par le couvert végétal et la rétroaction entre l’humidité du sol, l’évapotranspiration et les précipitations, l’interaction entre le sol, la végétation et l’atmosphère implique que la végétation n’est pas seulement un élément passif du paysage, mais un régulateur actif qui amplifie, d’une manière ou d’une autre, les sécheresses et les périodes humides que lui impose l’atmosphère.

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