L'évapotranspiration potentielle et ses implications géographiques - article ; n°464 ; vol.84, pg 385-414

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Annales de Géographie - Année 1975 - Volume 84 - Numéro 464 - Pages 385-414
Potential evapotranspiration and its geographical effects.
Potential evapotranspiration (ETP) is not a theoretic or abstract principle : often achieved in the nature, it corresponds to vegetation's physiological optimum hydric regime. It can be evaluated front exclusively climatic data but only as far as it does not depend on vegetation which, beside the conditions given by Thornwaite, implies a multi-species cover and minimum scales of space and time. So calculated, climatic ETP cannot be compared to the water-consumption of a given culture at a given time.
The accuracy of formulas depends largely on the number of climatic factors they include : so Penman's formula gives an accuracy often better than the formulas of evaporating tubs, or of lysimetres. Numerous more or less empiric formulas correspond to different aims. Some are more especially adapted to sub-wet climates (Thornwaite) or semi-arid (Blaney-Criddle), more scarcely to low latitudes (Garcia-Lopez). Those which use cultural coefficients have more agronomic aims. Among others, Turc's one remains the true geographic formula thanks to its accuracy, its simplicity, its hydrological references and its universality. More recent ones of Brochet-Gerbier and Bouchet give, with some restrictions of use, satisfacting results in the regions where they were tested.
L'évapotranspiration potentielle ETP n'est pas une donnée théorique ou abstraite : souvent réalisée dans la nature, elle correspond au régime hydrique physiologiquement optimal de la végétation. On peut l'évaluer à partir de données exclusivement climatiques mais seulement dans la mesure où elle est indépendante de la végétation, ce qui, outre les conditions énoncées par Thornthwaite, implique un couvert multi-espèces et des échelles minimales d'espace et de temps. Ainsi calculée, l'ETP climatique ne saurait se comparer à la consommation d'eau d'une culture donnée à un moment donné.
La justesse des formules dépend en grande partie du nombre de facteurs climatiques qu'elles intègrent : ainsi celle de Penman offre-t-elle une précision fréquemment supérieure à celles des bacs évaporateurs, voire des lysimètres. De nombreuses formules plus ou moins empiriques répondent aux divers objectifs poursuivis. Certaines sont plus spécialement adaptées aux climats sub-humides {Thornthwaite), ou semi-arides (Blaney-Criddle), plus rarement aux basses latitudes (Garcia-Lopez). Celles qui font appel à des coefficients culturaux servent des fins plus spécifiquement agronomiques. Parmi les autres, celle de Turc, par son exactitude, sa simplicité, ses références hydrologiques et son caractère universel, reste la formule géographique par excellence. Plus récentes, celles de Bouchet et de Brochet-Gerbier donnent, sous réserve de quelques limitations d'emploi, des résultats également satisfaisants pour les régions où elles ont été testées.
30 pages
Source : Persée ; Ministère de la jeunesse, de l’éducation nationale et de la recherche, Direction de l’enseignement supérieur, Sous-direction des bibliothèques et de la documentation.
Publié le : mercredi 1 janvier 1975
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Claude Lecarpentier
L'évapotranspiration potentielle et ses implications
géographiques
In: Annales de Géographie. 1975, t. 84, n°464. pp. 385-414.
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Lecarpentier Claude. L'évapotranspiration potentielle et ses implications géographiques. In: Annales de Géographie. 1975, t.
84, n°464. pp. 385-414.
doi : 10.3406/geo.1975.18972
http://www.persee.fr/web/revues/home/prescript/article/geo_0003-4010_1975_num_84_464_18972Abstract
Potential evapotranspiration and its geographical effects.
Potential evapotranspiration (ETP) is not a theoretic or abstract principle : often achieved in the nature,
it corresponds to vegetation's physiological optimum hydric regime. It can be evaluated front exclusively
climatic data but only as far as it does not depend on vegetation which, beside the conditions given by
Thornwaite, implies a multi-species cover and minimum scales of space and time. So calculated,
climatic ETP cannot be compared to the water-consumption of a given culture at a given time.
The accuracy of formulas depends largely on the number of climatic factors they include : so Penman's
formula gives an accuracy often better than the formulas of evaporating tubs, or of lysimetres.
Numerous more or less empiric formulas correspond to different aims. Some are more especially
adapted to sub-wet climates (Thornwaite) or semi-arid (Blaney-Criddle), more scarcely to low latitudes
(Garcia-Lopez). Those which use cultural coefficients have more agronomic aims. Among others, Turc's
one remains the true geographic formula thanks to its accuracy, its simplicity, its hydrological references
and its universality. More recent ones of Brochet-Gerbier and Bouchet give, with some restrictions of
use, satisfacting results in the regions where they were tested.
Résumé
L'évapotranspiration potentielle ETP n'est pas une donnée théorique ou abstraite : souvent réalisée
dans la nature, elle correspond au régime hydrique physiologiquement optimal de la végétation. On
peut l'évaluer à partir de données exclusivement climatiques mais seulement dans la mesure où elle est
indépendante de la végétation, ce qui, outre les conditions énoncées par Thornthwaite, implique un
couvert multi-espèces et des échelles minimales d'espace et de temps. Ainsi calculée, l'ETP climatique
ne saurait se comparer à la consommation d'eau d'une culture donnée à un moment donné.
La justesse des formules dépend en grande partie du nombre de facteurs climatiques qu'elles intègrent
: ainsi celle de Penman offre-t-elle une précision fréquemment supérieure à celles des bacs
évaporateurs, voire des lysimètres. De nombreuses formules plus ou moins empiriques répondent aux
divers objectifs poursuivis. Certaines sont plus spécialement adaptées aux climats sub-humides
{Thornthwaite), ou semi-arides (Blaney-Criddle), plus rarement aux basses latitudes (Garcia-Lopez).
Celles qui font appel à des coefficients culturaux servent des fins plus spécifiquement agronomiques.
Parmi les autres, celle de Turc, par son exactitude, sa simplicité, ses références hydrologiques et son
caractère universel, reste la formule géographique par excellence. Plus récentes, celles de Bouchet et
de Brochet-Gerbier donnent, sous réserve de quelques limitations d'emploi, des résultats également
satisfaisants pour les régions où elles ont été testées.ANNALES DE
OGRAPHIE
464 LXXXIVe année Juillet-Août 1975
Uévapotmnspimtion potentielle
et ses implications géographiques
suite
par Claude Lecarpentier
aï re-assis tant
Centre de géographie appliquée
Université Louis Pasteur Strasbourg
Détaché INDERENA Bogota Colombie
Les formules évapotrans piration
Les mises au point pour calculer évapotranspiration
potentielle sont nombreuses trop nombreuses même plus une centaine
sans doute Mais seules quinze vingt entre elles ont acquis une
indiscutable notoriété Le calcul se fait habituellement en prenant le
mois comme unité de temps bien que les formules les plus précises
Penman Bouchet Turc puissent également se libeller sous forme
décadaire évapotranspiration potentielle est toujours exprimée en
hauteur eau et très généralement en mm ce qui facilite la comparaison
avec une part les précipitations et autre part la réserve en eau du
sol
On pris habitude de répartir les formules en deux groupes for
mules scientifiques une part et formules empiriques de autre dites
aussi semi-empiriques sans doute par simple précaution de langage
Les formules scientifiques sont ainsi désignées parce elles dérivent
de étude physique des processus En général elles se réfèrent surtout
aux bilans énergétiques car autre méthode celle des équations de la
mécanique des fluides et échanges turbulents ne est encore traduite
ANN DE OG LXXXIVe ANN 25 386 ANNALES DE OGRAPHIE
que par de rares applications concrètes elle exige en effet des mesures
ponctuelles très fines et son utilisation échelle régionale est guère
envisageable encore que Penman fasse partiellement appel
Les formules empiriques qualificatif qui ne devrait avoir en soi
rien de péjoratif procèdent par approches et ajustements successifs
et se fondent sur les corrélations existant entre évapotranspiration
potentielle et les divers éléments du climat
En réalité cette distinction est des plus arbitraires il existe notre
connaissance aucune formule aussi scientifique soit-elle qui
affranchisse totalement de coefficients eux-mêmes déterminés tout
fait empiriquement ainsi dans celle de Penman celui qui permet
de passer de Eo evaporation une nappe eau libre ETP
inverse les formules qualifiées empiriques ont généralement une base
physique elles ne résultent jamais de coïncidences fortuites et certaines
entre elles visent simplement pallier absence ou insuffisance de
certaines grandeurs météorologiques en établissant des corrélations qui
ne sont guère moins scientifiques que autre voie approche
encontre de la plupart des classements ici établis nous ne
reprendrons pas la distinction entre formules scientifiques et formules
empiriques une optique notre sens plus géographique consiste
les différencier non selon leurs fondements physiques mais plutôt
selon les paramètres climatiques elles intègrent trois catégories
apparaissent alors plus ou moins nettement formules basées sur le
seul élément température formules thermiques formules faisant
appel au déficit de saturation soit seul soit associé la température
hygrothermiques dans ce dernier cas enfin formules dans lesquelles
énergie intervient un titre ou un autre soit elles incluent
directement le bilan radiatif soit elles réfèrent par intermédiaire
de insolation ou de évaporation physique
Formules thermiques
II est assez curieux de constater que les formules dont le point de
départ est exclusivement thermique ont toutes été mises au point par
des savants américains sans doute faut-il voir une coïncidence
ou plutôt le fait ils ont été les premiers vouloir quantifier évapo
transpiration potentielle
BLANEY-CRIDDLE
Une des plus connues des plus anciennes aussi 1945 est celle de
Blaney et Criddle
Les mêmes auteurs avaient antérieurement proposé autres formules dont certaines
incluaient humidité relative VAPOTRANSPIRATION POTENTIELLE 387
ETP
100
dans laquelle
ETP est évapotranspiration potentielle exprimée en pouces pour la
période considérée
est la température moyenne de ladite période en
est la durée éclairement de la période exprimée en pourcentage
de la durée de année entière
est un coefficient variable en fonction de la région et des cultures
La formule envisage une régression linéaire entre ETP et et ne fait
appel aucun autre facteur climatique puisque se réfère éclaire-
ment non insolation et est donc de nature purement astronomique
En 1958 Guyon en rendu emploi aisé en construisant un
abaque gradué en unités du système métrique en et ETP en mm
in 37 et 52
Le coefficient en tant que cultural est en soi peu compatible avec
la notion même évapotranspiration potentielle son importance est
pourtant pas négligeable il varie au moins de 05 09 origine
la formule avait été mise au point pour le Sud-Ouest des U.S.A où les
auteurs avaient distingué pour la détermination de un littoral
sub-humide et un intérieur semi-aride titre anecdote on relèvera
que lors une des premières études ETP menées en France et
concernant la Bretagne on avait cru bon appliquer la même distinction
entre un Armor pluvieux et un Arcoat sub-déser tique-
La formule de Blaney-CriddIe donne des résultats satisfaisants dans
le contexte climatique où elle été établie est-à-dire le domaine sub
aride elle été utilisée avec succès dans le Rio Negro une des pro
vinces méridionales de la République Argentine son emploi se justifie
encore en climat méditerranéen ou sub-tropical sous réserve ajuster
convenablement le coefficient On touche ici au défaut majeur de la
formule priori est pas connu
Quant sa transposition autres climats notamment aux climats
humides elle conduit des résultats souvent erronés très surestimés
par exemple en France non méditerranéenne Il en découle de plus
une multiplication de coefficients telle elle amène douter de
utilité avoir une formule agissant de la négation même une
loi générale réf 52)
HOLDRIDGE
Plus rudimentaire encore est la formule de Hoidridge qui envisage
elle aussi ETP comme fonction linéaire de la température mais inclut
pas de coefficient régional ou cultural1 Elle écrit
Il en est de meine de celle de Kosha 388 ANNALES DE OGRAPHIE
ET mm/mois mois de 31 jours
484 de 30
456 février
étant la température moyenne en
II serait presque invraisemblable une formule aussi élémentaire
puisse atteindre une précision acceptable Elle ne représente aucun
progrès par rapport au Fran ais De Gasparin qui il plus un siècle
reliait le pouvoir évaporant de air la température et précédant
tant autres disait que les plantes souffraient de sécheresse quand
au cours un mois donné les pluies en mm venaient être inférieures
fois la température en avec en occurrence =5 Holdridge
il est vrai poursuivait des fins purement écologiques cherchant sim
plement relier la répartition des grandes formations végétales aux
paramètres climatiques les plus courants est sans doute abusivement
que sa formule été employée pour la détermination des besoins en
eau comme cela été le cas en Colombie Sabana de Bogota où on
cru devoir en comparer les résultats ceux autres formules avec
des ajustements empiriques non explicités
THORNTHWAITE
La formule la plus mondialement connue et la plus largement utilisée
est celle de Thornthwaite dont on sait il est en quelque sorte le père
de évapotranspiration potentielle Comme celle de Holdridge et
la différence de celle de Blaney-CriddIe elle ne comporte pas de coef
ficient régional ou cultural Comme celle de Blaney-CriddIe elle tient
compte de la durée éclairement et de la température mais établit
entre cette dernière et ET une relation qui est plus linéaire mais
infiniment plus complexe
Elle écrit
ETP mm/mois 16 10 à)a
où est la température moyenne du mois en
est un correctif fonction de la donnée non climatique est
la durée éclairement
un indice annuel donné par la formule
il
eux dans étant laquelle fourni les son 12 tour sont par des la formule indices mensuels chacun entre
514
-i-
gardant la même signification que ci-dessus VAPOTRANSPIRATION POTENTIELLE 389
Quant est encore un indice lié la température incroyablement
complexe1 mais que Serra réf 42 proposé de simplifier en
0016 1+05
En réalité ordre pratique des opérations est exactement inverse
des tables donnent directement en fonction de les valeurs de il
suffit donc de sommer pour obtenir
Un tableau double entrée ou un abaque permettent alors partir
de et de de calculer une ET dite non corrigée
Enfin pour passer de cette dernière ETP exprimée en mm/mois
il suffit de la multiplier par lequel se lit également sur une table
connaissant le mois et la latitude
Seuls les tables et abaques réf 32 et 52 rendent aisé emploi de
cette formule qui sans eux requerrait des calculs inextricables
On remarquera toutefois que le seul fait avoir passer par inter
médiaire de indice annuel empêche de calculer ETP au fur et mesure
est-à-dire pour année en cours il faut attendre le douzième mois
pour calculer évapotranspiration des onze premiers. Par ailleurs
ordre même des opérations complique leur programmation sur ordi
nateur On peut également observer que faire dépendre les ETP men
suelles un indice thermique annuel est peut-être justifiable agissant
de année moyenne mais beaucoup moins si on traite une période
particulière quelconque le calendrier civil ayant alors aucune signi
fication
Enfin on peut se demander si la complexité de la formule est réel
lement justifiée car en fait le soin extrême avec lequel est établie la
relation entre et ETP cache absence de tout autre paramètre clima
tique Comme dans les formules précédentes évapotranspiration est
censée dépendre pour un endroit et une saison donnés que de la seule
température se référant la durée éclairement et non insolation
La précision risque donc être illusoire et effectivement comme on
pouvait attendre la comparaison avec des formules plus complètes
ou mieux encore avec les résultats de mesures lysimétriques montrent
trois séries anomalies
abord la formule est inégalement valable selon les zones clima
tiques elle convient bien aux régions humides ou sub-humides de la
zone tempérée là où soit dit en passant celle de Blaney-CriddIe
avère inadéquate En revanche elle donne des résultats très sous-
estimes en zone aride et semi-aride et ceci explique fort bien par
le rôle prépondérant jouent le déficit de saturation la durée
insolation et intensité de la radiation Déjà sur le littoral varois
elle indique quelque 800 mm annuels alors que les valeurs exactes
oscillent entre 1050 et 1100 Enfin la formule surestime ETP dans la zone
675 IO-9 I3 771 IO-7 177 IO-4 0498 ANNALES DE OGRAPHIE 390
equatoriale et tropicale humide caractérisées par de fortes tempéra
tures associées un faible ensoleillement et une humidité élevée
cf fig
100
JA SOND
ET mesurée ETP Thornthwc
ETP Garcia pez ETP Turc
Précipitations
dans les climats isothermiques mais soumis des contrastes
pluviométriques marqués la formule sous-estime évapotranspiration en
saison sèche 45 cent au Sénégal pour les raisons ci-dessus
exposées et la surestime autant en saison humide en effet si dans
ce dernier cas la température moyenne reste élevée est surtout par
le jeu des températures minimales qui augmentent par suite une POTENTIELLE 391 VAPOTRANSPIRATION
FMAM3JASON
ET mesurée ETP Thornthwaite
ETP Turc Précipitations 392 ANNALES DE OGRAPHIE
moindre irradiation nocturne elle-même liée abondance de vapeur
eau influence de la température en trouve donc exagérée cf fig
enfin même en zone tempérée humide la formule de Thornthwaite
tend fournir des valeurs trop faibles pour le printemps et trop élevées
pour automne puisque égalité de température les mois de printemps
sont plus secs et ensoleillés que leurs homologues automne cf ta
bleau Le fait est particulièrement flagrant dans les climats océaniques
où cette opposition est on le sait plus spécialement marquée cf fig 4)
évapotranspiration potentielle moyenne Brest
après Thornthwaite rectangles et Turc barres
thermique et 108 mais Exemple mars ensoleillés Ce traduites sur 100 graphique octobre tandis pour en la du Thornthwaite que reprend pourcentage différence mois égalité chez de les Turc de mai entre Les de données température représente juin mois année les prend deux se mensuelles entière classent les pour formules le mois pas Turc afin chez du sur du est 129 tableau de premier Thornthwaite août particulièrement fournir 100 mai semestre relatives du une sur en total information septembre fonction sont sensible annuel la en de station effet mais supplémentaire avril leur plus seulement et de moyenne même clairs Brest Juin

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