Évapotranspiration

Représentation schématique du bilan évapotranspiration/alimentation de la nappe/ruissellement (en anglais)

L'évapotranspiration correspond à la quantité d'eau totale transférée du sol vers l'atmosphère par l'évaporation au niveau du sol et par la transpiration des plantes.

Elle joue un grand rôle dans les climats et micro-climats, notamment en ville^[1].

Pour une zone donnée (champ, forêt, région...) , on distingue :

• l'évapotranspiration réelle (EtR)  ; c'est l'eau réellement « perdue » sous forme de vapeur (en fait une partie sera recyclée sous forme de rosée ou précipitation)
• l'évapotranspiration potentielle (EtP) ; c'est l'eau susceptible d'être perdue dans les mêmes conditions quand elle n'est plus facteur limitant.

Ces deux données sont utiles et nécessaires pour étudier les bilans de circulation de l'eau et notamment pour déterminer les besoins en eau des cultures ou calculer l'« effet oasis »^[2] d'une zone où l'évapotranspiration est plus importante (qui peut être une zone urbaine). Les plantes de milieux arides peuvent fortement réduire leur évapotranspiration quand elles manquent d'eau. Les plantes des zones tropico-équatoriales pluvieuses ne le peuvent généralement pas.

Calculs

Elle correspond au flux de chaleur latente dans le bilan d'énergie :

Rn (rayonnement net) + H (Φ de chaleur sensible) + LE( ETR )+ G (Φ de chaleur dans le sol) + Δ CO² + Δ M. = 0 (les delta étant très faibles au regard des autres capteurs).

Les symboles utilisés sont d'origine nord-américaine

Le rayonnement net est mesuré par un pyrradiomètre. Le flux de chaleur dans le sol est mesuré par un fluxmètre. Les flux de chaleur sensible et latent sont calculés à partir de mesures différentielles de température ambiante et humide de psychromètres placés th>ET</math>.

• Elle peut être potentielle ( ETP ), ou réelle ( ETR ).
• Elle peut être maximum ETM = ETm = ETP x Kc (Kc étant un coefficient cultural)

L' ETP est soit mesurée, soit calculée à partir de diverses données météo (vitesse du vent, hygrométrie, température, etc.). Il existe plusieurs méthodes de calcul (ETP Turc, ETP Penman-Monteith).

L' ETR correspond au flux de chaleur latent du bilan d'énergie calculé au-dessus d'un couvert végètal. Les appareils de calcul de l' ETR ont fait l'objet du brevet : U.S. Patent n^o 4 599 889^[3]. Les appareils qui ont été industrialisés en France à partir de ce brevet sont essentiellement le BEARN et le SAMER S. M. utilisés dans HAPEX MOBILHY (1986) et aux États-Unis la station AquaSaver. Lauréat du Ministère de la Recherche en 2001, Christian de Pescara a proposé un nouvel appareil permettant de répondre aux questions : « Combien d'eau ? » (ETR cumulé toutes les 24 h) « Quand faut-il irriguer ? » (température de surface). La connaissance de l'ETR est primordiale car elle traduit l'interaction du complexe hydrique : sol-Plante-climat

Le complexe hydrique: SOL-PLANTE-CLIMAT

Diverses expressions de l'évapotranspiration

ETp : Elle est définie couramment comme la somme de l'évaporation par la surface du sol et de la transpiration par le feuillage d'une culture dont les stomates sont entièrement ouverts, lorsque le sol fournit toute l'eau demandée. C'est une valeur théorique, calculée par des formules à partir de mesures sur un parc météo.

Cette notion de consommation potentielle en eau a été introduite par Howard Latimer Penman en 1948. En France l'évapotranspiration potentielle est calculée sur une fétuque manade (gazon) de 7 cm de hauteur, couvrant complètement le sol, bien alimentée en eau, en phase active où sont réalisées des mesures météorologiques. Une étude comparative de croissance et au sein d'une parcelle suffisamment grande.

L'ETp ne dépend que d'une culture particulière où sont réalisées des mesures météorologiques. Une étude comparative des différentes formules a été réalisée au sein de la Organisation des Nations unies pour l'alimentation et l'agriculture (FAO) par l'I.NI.A au Portugal. Les calculs réalisés sur plusieurs années démontrent une forte divergence.

ETo : Évapotranspiration de référence. C'est une limite de l'ETp utilisée pour des raisons pratiques. En tant que référence, elle est mesurée et calculée sur le couvert végétal considéré. L'ETo correspond donc à une évaporation potentielle dans des conditions hydriques réelles. Certains climats, moins tempérés que la Grande-Bretagne, ne permettent pas de maintenir cette fétuque de référence, en particulier en Californie pour le réseau CIMIS.

L'évapotranspiration de Fouzi : Fouzi a dit que l'eau évapore par l’augmentation de la température et de l'ensoleillement.

ETM : Évapotranspiration Maximale. C'est la valeur maximale de l'évapotranspiration d'une culture donnée, à un stade végétatif, dans des conditions climatiques données, prise en compte par l'ETp. C'est une correction de l'ETp en fonction du couvert végétal. ETM = Kc x ETP, Kc étant le coefficient cultural. Pour déterminer le coefficient cultural, Christian de Pescara propose la méthode suivante : il faut conduire la culture à l'ETM que l'on peut déterminer par un appareil calculant au-dessus de la parcelle l'ETR ou par un lysimètre. Alors nous avons ETRmax = ETM et nous calculons: Kc = ETRmax/ETp . Ainsi nous pouvons calibrer les coefficients culturaux Kc.

Unités de mesure et ordres de grandeurs de l'ETp

Comme pour la mesure des précipitations, l'unité est le millimètre de hauteur d'eau. 1 mm correspond à 1 litre par mètre carré ou à 10 mètres cube par hectare. L'ETp peut atteindre 4-6 mm/jour en plein été en zone tempérée européenne et 6-8 mm/jour en zone méditerranéenne.

Bibliographie

• Jacques Kessler, Alain Perrier, et Christian de Pescara La Météo agricole, Météole, 1990 (ISBN 2-908215-00-4)
• Techniques d'étude des facteurs physiques de la biosphère ; INRA Publ. 70-4 Dépôt légal 1970 n° d'ordre 9.046. page 425 Méthodes et techniques de détermination des coefficients de transfert et des flux dans l'air.
• (en) Norman J. Rosenberg, Blaine L. Blad, et Shashi B. Verma, Microclimate: the biological environment, Wiley-Interscience, 1983 (ISBN 0-471-06066-6)
• (en) Howard M. Taylor, Wayne R. Jordan, Thomas R. Sinclair, Limitation to Efficient Water Use in Crop Production, American Society of Agronomy, 1983 (ISBN 0-89118-074-5), 538 pages
• (en) Alfred J. Turgeon, Turfgrass Management, Prentice Hall, 1991 (ISBN 0-13-933425-4), 418 pages
• H. Chamayou (ingénieur agronome à l'ENSA Montpellier), Éléments de Bioclimatologie, Agence de Coopération Culturelle et Technique avec la collaboration du Conseil international de la langue française, 1993 (ISBN 2-85319-237-7), 283 pages

Notes et références

Annexes

Articles connexes

• Cycle de l'eau
• Climat
• Microclimat
• Sécheresse
• Îlot de chaleur urbain

Liens externes

• (en) Allen et al., Crop Evapotranspiration - Guidelines for Computing Crop Water Requirements, FAO Irrigation and Drainage Paper 56, 1998.
• (es) Allen et al. Evapotranspiración del cultivo - Guías para la determinación de los requerimientos de agua de los cultivos, FAO, 1998