Avec le changement climatique ainsi que l’augmentation de la population humaine à l’échelle globale, l’eau est devenue une ressource qui se raréfie (Sheil 2018). En effet, il a été estimé qu’entre 1992 et 2015, la ressource en eau douce par personne a chuté de 8000 m³ à 6000 m³ (Ripple et al. 2017). De plus, il a été estimé qu’environ 2/3 de la population mondiale souffrent déjà du manque d’eau sur plus d’un mois dans l’année. Encore plus inquiétant, on estime qu’environ 500 millions de personnes souffrent du manque d’eau sur toute l’année (Mekonnen and Hoekstra 2016).
Des événements climatiques extrêmes tels que des sécheresses, des inondations ou encore des pluies acides sont également la conséquence du changement climatique (IPCC 2021). Il a notamment été estimé qu’entre 1900 et 2013, environ 11 millions de personnes sont mortes à cause de la sécheresse, 7 millions à cause des inondations et ½ million à cause des pluies acides (Sheil 2014). Il est donc primordial d’identifier les moyens d’améliorer l’approvisionnement en eau des zones à risques et de rééquilibrer les cycles de l’eau à l’échelle globale, régionale et locale. En effet, ces derniers sont fortement perturbés par les activités humaines telles que les pratiques agricoles (e.g. irrigation, prélèvements dans les nappes phréatiques) ou encore l’urbanisation. De plus, il a été démontré que la déforestation jouait un rôle non négligeable dans la perturbation des cycles de l’eau à l’échelle locale (Galabert 2022).
Implication des forets dans les cycles de l’eau
Il a été estimé que 117 600 km³ d’eau tombent sous forme de pluie sur les écosystèmes terrestres mais seul 39% de cette eau provient des océans (45 800 km³), le reste (71 800 km³) provenant des eaux terrestres (Schneider et al. 2017). Il s’avère que les forêts ont un rôle prépondérant dans les cycles de l’eau des surfaces terrestres. En effet, en générant une forte évapotranspiration ainsi qu’une forte condensation, les forêts créent des zones de basse pression ce qui attire l’air humide (présentant une pression atmosphérique plus forte) vers les zones boisées (Fig. 1). Ainsi le couvert forestier est un paramètre important dans la régulation des cycles de l’eau.
Figure 1 : Schémas explicatifs sur l’impact des zones forestières sur les cycles de l’eau à l’échelle locale (modifié d’après Galabert 2022)
Plusieurs caractéristiques intrinsèques aux forêts sont de première importance pour maximiser la condensation de la vapeur d’eau. La première est la structure des forêts soit l’homogénéité/l’hétérogénéité de la canopée (Fig. 2). Quand on a une canopée très homogène, l’air circule au-dessus de manière régulière et parallèle et toute l’humidité s’évacue (Galabert 2022). En revanche, dès que le paysage est irrégulier, l’hétérogénéité crée des petites dépressions ; de l’air plus chaud arrive à un endroit plus froid, et chaque zone de dépression va agir comme un condensateur d’eau. Afin d’obtenir une canopée hétérogène, il est primordial de mélanger plusieurs espèces forestières sur un même terrain et d’avoir donc une forte diversité. De plus, une forte densité va augmenter la présence de ces dépressions favorisant la condensation de l’eau. Les plantations denses et diverses permettent donc d’améliorer la condensation de la vapeur d’eau à l’échelle locale.
La deuxième caractéristique est la production de composés organiques volatils (COV). Ces composés ont de nombreux rôles écologiques pour les végétaux (Penuelas and Staudt 2010 ; Abbas et al. 2022) mais ils influencent aussi les phénomènes atmosphériques en créant des noyaux de condensation favorisant ainsi la formation de nuages (Zhao et al. 2017).
Les espèces végétales et notamment les essences forestières sont donc cruciales afin de maintenir des précipitations et une couverture nuageuse importantes au sein des surfaces terrestres. Les écosystèmes forestiers sont des facteurs clés dans le maintien de la fonctionnalité des cycles de l’eau à l’échelle locale. Des travaux de modélisation comparant un monde sans végétation et un monde vert ont démontré qu’en présence d’espèces végétales, on obtient 3 fois plus d’évapotranspiration, des températures terrestres inférieures de 1,2°C et une couverture nuageuse plus importante de 8% (Kleidon et al. 2000). Ainsi la renaturation via la reforestation peut être un atout majeur dans la lutte contre le changement climatique.
Figure 2 : Schémas explicatifs de l’influence de la structure des canopées sur la condensation avec a) une canopée homogène et b) une canopée hétérogène (modifié d’après Galabert 2022).
Conclusion
Les plantations forestières en milieux urbains et péri-urbains sont donc un moyen efficace pour contrer le changement climatique en ville en diminuant les ilots de chaleur ainsi que les ruissellements d’eau dû à l’artificialisation des sols. En effet, renaturer des milieux artificialisés avec des plantations forestières va permettre une meilleure percolation de l’eau dans les sols (voir article « Les bénéfices de la forêt »). De plus, la reforestation va augmenter les teneurs en matière organique des sols, facteur primordial dans la conservation de l’eau dans les sols engendrant moins de ruissellement et moins de risque d’inondation. Enfin, la forte diversité et la forte densité, comme celle des plantations réalisées par Treeseve, peuvent avoir un effet bien plus important que des plantations monospécifiques. En effet, l’hétérogénéité de la canopée joue en rôle important dans les cycles locaux de l’eau en augmentant la condensation de cette dernière.
Références
Abbas F., O’Neill Rothenberg D., Zhou Y., Ke Y., Wang H.C. 2022. Volatile organic compounds as mediators of plant communication and adaptation to climate change. Physiologia plantarum, e13840.
IPCC 2021. Sixth Assessment report.
Galabert J.L. 2022. Comprendre les cycles hydrologiques et cultiver l’eau pour restaurer la fécondité des sols et prendre soin du climat. Documentation Initiatives et Solutions Interculturelles. Version 2, 25 juillet 2022.
Kleidon A., Fraedrich K., Heimann M. 2000. A green planet versus a desert world, estimating the maximum effect of vegetation on the land surface climate. Climatic change. 44, 471-493.
Mekonnen M.M., Hoekstra A.Y. 2016. Four billion people facing severe water scarcity. Science advances. 2(2) : e1500323.
Penuelas J., Staudt M. 2010. BVOC and global change. Trends in plant science. 15(3), 133-144.
Ripple W.J., Wolf C., Newsome T.M., Galetti M., Alamgir M., Crist E., Mahmoud I.M., Laurance W.F. 2017. World scientists’ warning to humanity : a second notice. Bioscience. 67.12 : 1026-1028.
Schneider U., Finger P., Meyer-Christoffer A., Rustmeier E., Ziese M., Becker A. 2017. Evaluating the hydrological cycle over land using the newly-corrected precipitation climatology from global precpitation climatology centre (GPCC). Atmosphere, 8(3) 52.
Sheil D. 2014. How plants water our planet : advances and imperatives. Trends in plant science. 19.4, 209-211.
Sheil D. 2018. Forests, atmospheric water and an uncertain future : the new biology of the global water cycle. Forest Ecosystems. 5.1 : 1-22.
Zhao D.F., Buchhloz A., Tillmann R., Kleist E., Wu C., Rubach F., Kiendler-Scharr A., Rudich Y., Wildt J., Mentel T.F. 2017. Environmental conditions regulate the impact of plants on cloud formation. Nature communications. 8(1), 14607.