L'évapotranspiration potentielle et ses implications géographiques - article ; n°463 ; vol.84, pg 257-274

De
Publié par

Annales de Géographie - Année 1975 - Volume 84 - Numéro 463 - Pages 257-274
18 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
Lecture(s) : 112
Nombre de pages : 19
Voir plus Voir moins

Claude Lecarpentier
L'évapotranspiration potentielle et ses implications
géographiques
In: Annales de Géographie. 1975, t. 84, n°463. pp. 257-274.
Citer ce document / Cite this document :
Lecarpentier Claude. L'évapotranspiration potentielle et ses implications géographiques . In: Annales de Géographie. 1975, t.
84, n°463. pp. 257-274.
doi : 10.3406/geo.1975.19812
http://www.persee.fr/web/revues/home/prescript/article/geo_0003-4010_1975_num_84_463_19812G-
ANNALES DE
GEOGRAPHIE
463 LXXXIV année Mai-Juin 1975
Uév potr nspimtion potentielle
et ses implications géographiques
par Claude Maître-assistant Lecarpentier
Centre de géographie appliquée Université Louis Pasteur Strasbourg
Détaché INDERENA Bogota Colombie
Les notions évapotranspiration
et potentielle
évapotrans piration deux processus indissociables
évapotranspiration est une fa on très simple la restitution eau
atmosphère dans les conditions naturelles du milieu physique
est donc en autres termes la vaporisation de eau partir de la
surface terrestre sols et végétaux en premier lieu on peut ajouter
les surfaces eau libre stagnantes ou non pourvu elles ne soient pas
exclusives auquel cas le terme transpiration ne se justifierait
plus Il va également de soi que la sublimation de la neige qui repré
sente un terme tout fait équivalent dans le circuit de eau entre dans la
même catégorie elle est ici une importance négligeable
Mais la restitution atmosphère il est commode de la considérer
globalement est en réalité un phénomène complexe tout comme écou
lement par exemple) mettant en jeu des mécanismes très divers
On emploie plus guère actuellement le terme synonyme évapo-
ANN DB OG LXXXIV ANN
JEAN DRESCN 258 ANNALES DE OGRAPHIE
ration totale et autres expressions dont celle evaporation maxi
male hydrologique sont évidemment proscrire La structure même du
mot évapotranspiration au moins avantage de montrer inter
viennent deux processus distincts ou mieux deux séries de processus
évaporation proprement dite est-à-dire physique quelle que
soit la nature de la surface évaporante surface eau libre sol humide
feuilles et branchages mouillés etc
la transpiration T) parfois appelée evaporation physiologique
bien entendu il agit presque exclusivement de la transpiration végétale
le règne animal entrant en ligne de compte que dans une proportion
tout fait insignifiante
Si evaporation et transpiration sont regroupées sous le vocable
unique évapotranspiration ET est pour une série de motifs aussi
valables les uns que les autres beaucoup plus que dans un souci de
simplification On peut au moins citer les quatre raisons suivantes
il est extrêmement difficile voire impossible de séparer quantitati
vement les deux processus une case lysimétrique englobe sol et végé
tation un film plastique imperméabilisant le sol non seulement conduit
des résultats non généralisables mais surtout perturbe considérable
ment les phénomènes naturels
cette éventuelle séparation aurait ailleurs un intérêt pra
tique restreint le sol végétalisé formant un tout indissociable quant au
bilan hydrique et ses applications irrigation entre autres
le rapport entre evaporation et transpiration est en tout état de
cause fluctuant il dépend non seulement du type de plante et de sol
mais encore de la saison du stade végétatif des conditions climatiques
antérieures etc On obtiendrait donc pas un rapport mais une multi
tude de rapports dénués par là même de tout intérêt
enfin au plan physique les deux phénomènes sont au fond de
même nature il agit de émission un flux de vapeur eau dont
malheureusement étude ou la mesure directe restent du domaine des
théories et modèles mathématiques mécanique des fluides et échanges
par turbulence
énergie facteur limitant évapotranspiration potentielle
Deux séries de paramètres régissent le phénomène évapotrans
piration
ceux qui concernent la surface évaporante laquelle intervient
la fois
par son extension ce qui explique entre autres que les rizières
mangroves et marécages restituent normalement plus que les nappes
eau libre ce facteur est toutefois soumis une limite supérieure VAPOTRANSPIRATION POTENTIELLE 259
au-delà de quatre fois la surface horizontale accroissement de la
surface évaporante entraîne plus augmentation concomitante de
évapotranspiration
par son albedo qui commande le pourcentage de radiation
nette Rn par rapport la radiation globale Rg Rn Rg
par état de liaison de eau eau dite libre est en état équi
libre avec atmosphère que si air est saturé plus en revanche elle est
liée absorbée ou en solution) moins elle se vaporise facilement même
si humidité relative tombe des valeurs très basses
ceux qui se réfèrent au milieu ambiant est-à-dire air au
voisinage de interface la vaporisation de eau consomme de énergie
597 cal/cm/cm2 et ne peut donc avoir lieu autant que celle-ci est
fournie en quantité suffisante par une ou autre de ses deux sources
principales radiation solaire et advection
Or malgré les progrès récemment mis en uvre surfaces foliaires et
état de liaison de eau restent très difficilement mesurables où
intérêt de poser évapotranspiration uniquement en termes énergie
il suffit pour cela de considérer le cas où la disponibilité en
constitué seul facteur limitant Ce on définit alors est autre
chose que évapotranspiration potentielle ETP1
Considérée un point de vue physique évapotranspiration poten
tielle est donc la restitution atmosphère quand énergie en est le
seul facteur limitant ou bien encore de fa on peut-être plus claire
le pouvoir évaporant de atmosphère2 appliqué une surface offrant
pas de résistances au passage de eau ou enfin de manière plus
abrupte mais moins précise la demande imposée par le climat ce
qui ne signifie pas elle soit satisfaite...)
La limite supérieure que représente énergie valide évapotranspi
ration potentielle en tant que phénomène physique mesurable La
formule bien connue3
ETP Rn
est toutefois applicable en absence énergie advective et est donc
valable en atmosphère calme non turbulente un moyen de tourner la
difficulté est de ne considérer que de grandes surfaces car alors
advection devient négligeable en face du rayonnement net source de
tant de précautions et de problèmes effet oasis ou de bordure dû
comme on le sait au renouvellement air non saturé au-dessus de la
surface évaporante trouve ici une justification physique
il peut paraître délicat de définir les termes avec quelque rigueur
Turc préfère employer le sigle ETP différenciant ainsi de fa on explicite substantif et
qualificatif mais le symbole ETP est entré dans usage Mieux vaut en revanche éviter
employer EP qui applique plus précisément évaporation potentielle du sol nu)
Au sens large est-à-dire impliquant pas il ait égalité de température entre air et
la surface évaporante
Où représente la fraction de énergie effectivement utilisée pour la vaporisation de
eau 260 ANNALES DE OGRAPHIE
la différence entre évapotranspiration et évapotranspiration potentielle
apparaît beaucoup plus facile appréhender globalement surtout aux
grandes échelles un désert chaud présentera une ETP très forte et une
ET nulle ou insignifiante mais au-dessus du lac Tchad par exemple ET
et ETP prendront la même valeur numérique
Quantification de la sécheresse
De échelle de la feuille celle de la forêt
Dans les processus évapotranspiration est aux couverts végétaux
que revient le rôle la fois le plus important le plus complexe et le plus
intéressant
Lorsque les stomates sont ouverts eau se déplace aisément du
tissu végétal vers air environnant selon la demande atmosphérique
la feuille restitue alors en régime évapotranspiration potentielle
on même temps les surfaces foliaires sont bien développées est
alors tout le couvert végétal qui évapotranspire au taux de évapotrans-
piration potentielle
En revanche évapotranspiration potentielle est pas satisfaite dans
les cas suivants
si la demande atmosphérique conditionnée par le rayonnement
global et énergie advective dépasse un certain niveau la plante ne peut
plus alors assurer le transit eau qui serait nécessaire cette
demande est en quelque sorte une question de débit maximal une
fois ce seuil dépassé la plante ferme ses stomates pour éviter la
dessiccation et assurer sa propre survie et échelle de chaque feuille
intervient donc une réduction de évapotranspiration1
si au niveau des racines le potentiel de eau dans le sol est trop
élevé supérieur 12 atmosphères environ incapable alors absorber
eau en quantité suffisante pour la rejeter dans atmosphère au taux de
la plante fait intervenir la régulation stomatique et évapotrans
piration en est réduite autant
si la plante en arrive au stade de maturité la liaison de eau
dans les tissus est alors considérablement accrue et de ce fait même
la restitution se situe un niveau bien inférieur celui de évapotrans
piration potentielle
si les surfaces foliaires sont insuffisamment développées et tel est
La quantité eau qui passe travers la cuticule est pas soumise régulation mais elle
est bien inférieure le dixième en moyenne celle qui transite par les stomates VAPOTRANSPIRATION POTENTIELLE 261
le cas lorsque les plantes sont très jeunes chaque feuille peut fort bien
si les conditions hydriques sont favorables restituer au taux de il
empêche que la quantité eau évapotranspirée par ensemble lui reste
inférieure évapotranspiration potentielle est satisfaite ou non selon
échelle considérée
Un couvert végétal évapotranspire donc tantôt au niveau de évapo-
transpiration potentielle tantôt un niveau qui reste déterminer
mais qui en principe tout au moins lui est inférieur et porte le nom
évapotranspiration réelle La plante de par la régulation stomatique
joue dans cette réduction un rôle actif Limage classique de la mèche
on lui applique volontiers est certes commode mais elle est partiel
lement inadéquate car une mèche ne règle pas elle-même le débit
elle assure
La sécheresse biologique
Physiologiquement il faut intérieur même de évapotranspira-
tion réelle distinguer deux cas cf Bouchet réf 7)2
évapotranspiration maximale ETM lorsque le facteur limitant
ne dépend que de caractéristiques propres au couvert végétal lui-même
un semis peine levé consomme peu eau non plus un champ de
céréales maturité sans il ait sécheresse au sens biologique du
terme
évapotranspiration réduite ETR lorsque le facteur limitant est
constitué par un manque eau dans le sol entraînant un potentiel de
eau trop élevé est surtout ce cas que on peut parler de
véritable sécheresse
La plante est donc convenablement alimentée en eau lorsque état
hydrique du sol lui permet évapotranspirer en ETP ou en ETM elle
souffre en revanche du manque eau dès que les conditions obligent
passer en évapotranspiration réduite ETR On peut dès lors définir
comme déficience de évapotranspiration la différence entre ETP ou
ETM qui une comme autre correspondent un régime hydrique satis
faisant et ETR1
Toute déficience de se traduit immanquable
ment en pourcentage par une diminution au moins équivalente de la
photosynthèse puisque les stomates fermés ils ne laissent pas échapper
eau font également obstacle la diffusion du gaz carbonique Biolo-
Toute autre acception est erronée et il faut éviter de confondre déficience évapotranspi
ration et déficit pluviométrique ce dernier étant autre que la différence ETP-P lorsque bien
sûr elle est positive
Voir la bibliographie qui sera publiée dans notre prochain numéro 262 ANNALES DE OGRAPHIE
giquement il est pas niable que le régime hydrique optimal de toute
végétation soit constitué par ETP ou ETM et par ETP seulement si on
en tient des échelles espace et de temps suffisamment vastes
La différence entre régime hydrique optimal et évapotranspiration
réduite ETR constitue le manque eau réel au niveau de la végétation
La déficience de évapotranspiration est donc bien la véritable mesure de
la sécheresse Quant son intensité elle est également chiffrable par le
rapport ETP ETR ou ETM ETR appelé indice de sécheresse
ETPETM
Un vocabulaire mal fixé
II faudrait pour être complet développer bien autres notions
ne serait-ce que le pourcentage ou indice évapotranspiration
ETM ETR
exprimé par le rapport ou Ou bien encore le coefficient
ETP ETP
évapotranspiration ou volume eau évapotranspiré par kilogramme
de matière sèche produite concept qui perdu beaucoup de son intérêt
depuis que on est aper expérimentalement il avait aucune
relation étroite entre évapotranspiration en valeur absolue et la
production végétale
La multiplicité des termes et des sigles entraîne erreurs et ambi
guïtés le vocabulaire de par ses imprécisions et incohérences prête
lui-même confusion ainsi en témoignent les quelques exemples
suivants
expression coefficient évapotranspiration est assez mal
adaptée son objet ce quoi elle se réfère est plutôt une consom
mation eau spécifique au sens propre de par espèce
le terme évapotranspiration maximale ETM trait nous avons
vu au maximum que peut consommer une espèce végétale un moment
donné mais adjectif maximal risque de constituer une source
erreurs puisque si on considère ETP comme la limite supérieure du
phénomène on en tout état de cause ETM ETP Ce qui revient
écrire une quantité maximale peut être inférieure une autre.
ETM il est vrai un sens éco-physiologique tandis que ETP se réfère
un potentiel atmosphérique Aussi évapotranspiration maximale a-
t-elle été parfois appelée évapotranspiration nette sans que le
contenu du terme apparaisse plus évident pour autant qualifier
absolue ce elle est pas ne permet pas non plus de pallier les
incertitudes de la terminologie en usage
on vu précédemment que évapotranspiration potentielle peut
fort bien être réalisée et elle est même souvent elle constitue alors VAPOTRANSPIRATION POTENTIELLE 263
un phénomène parfaitement réel Or il est couramment admis que
le terme évapotranspiration réelle applique systématiquement dans
un contexte donné des valeurs inférieures évapotranspiration
potentielle Mais le terme évapotranspiration actuelle mauvaise
traduction de américain est pas plus explicite bien au contraire
le sigle ETR applique tantôt évapotranspiration réelle tantôt
évapotranspiration réduite qui ne sont pas forcément synonymes
une recouvrant un domaine plus vaste que autre Pour lever cette
imprécision nous proposons de réserver le sigle ETR la seule évapo-
transpiration réduite et de désigner tout simplement par ET évapo réelle
évapotranspiration potentielle climatique
Propriétés
est américain Thornthwaite que revient le mérite avoir le
premier émis au sujet de évapotranspiration potentielle une théorie
cohérente il en entre autres énoncé la propriété fondamentale
savoir elle est indépendante de la nature de la végétation Il suffit
pour cela que soient respectées les conditions mêmes de énergie
seul facteur limitant Si tel est bien le cas les couverts végétaux de
toute sorte évapotranspirent tous en un endroit et durant un laps de
temps donnés sensiblement la même quantité eau
Pour Thornthwaite évapotranspiration potentielle est donc évapo
transpiration un couvert végétal dense en état de vie active et dont les
besoins sont aisément satisfaits Cette définition paraît tout fait
différente de celles que nous avons initialement données Il en est en
fait rien elle ne fait que les appliquer au type particulier de surface
évaporante que constitue le couvert végétal et au lieu de faire allusion
énergie seul facteur limitant ou au passage de eau sans résis
tances elle décrit tout simplement les conditions concrètes où il en
est bien ainsi Elle au moins le mérite de ne faire appel des termes
de langage courant
Dépendant de la seule disponibilité en énergie évapotranspiration
potentielle en un endroit et un moment donnés prend une valeur
fixe fonction uniquement des conditions atmosphériques est là une des
raisons mais ce est pas la seule pour laquelle on désigne souvent
Bouchet dans certaines de ses publications proposé le sigle ETPo pour désigner la
fois ETR et ETP elles sont égales ANNALES DE OGRAPHIE 264
évapotranspiration potentielle telle elle été définie par
Thornthwaite sous le nom évapotranspiration potentielle clima
tique valable échelle de la forêt par opposition évapotrans
piration potentielle physiologique qui elle se situe échelle de la
feuille ou de la plante isolée
La nature du complexe sol-plante intervenant plus il devient
possible de calculer ETP partir des seules données climatiques
avantage incontestable de ETP selon Thornthwaite où aussi la
recherche de méthodologies consistant calculer premièrement
climatique puis déterminer les autres évapotranspirations par
référence cette grandeur de même ailleurs que tous les termes du
bilan hydrique
origine la propriété fondamentale de évapotranspiration poten
tielle est-à-dire son indépendance du type de végétation était en grande
partie déduite du raisonnement on parfois même prétendu tort que
était un postulat
Mais cette propriété par la suite été vérifiée expérimentalement
dans les conditions les plus diverses par Mather aux U.S.A. par Ev
en U.R.S.S. par Robelin en France etc Les différences entre couverts
végétaux excèdent rarement 10 100 exception de quelques cas très
particuliers rizières 30 100)
On aussi reproché être une abstraction une notion toute
virtuelle2 et le seul qualificatif de potentielle est sans doute pas
étranger cette critique Rien est en fait plus faux et ceci pour au
moins deux raisons
elle reflète parfois et même fréquemment la réalité la plus
concrète sous certains climats frais et humides elle peut même être
de règle douze mois sur douze
surtout elle correspond au régime hydrique optimal de la végé
tation ce qui suffit justifier tous les efforts qui ont été faits dans de
nombreux pays pour la mesurer la calculer la cartographier et intro
duire dans les calculs postérieurs de besoins en eau et bilans hydriques
Limites de validité
Des discordances parfois criantes entre résultats expérimentaux et
données calculées ont souvent fait douter de la validité soit des for
mules permettant évaluer ETP soit de la notion elle-même Mais
Le terme de climatique semble devoir passer dans usage mais celui de régionale
eût sans doute été plus explicite
Mesurée atmomètre la simple evaporation physique implique pas elle non plus
il ait de eau évaporer VAPOTRANSPIRATION POTENTIELLE 265
les mesures proviennent dans la plupart des cas de lysimètres1 de
25 m2 capables tout au plus de fournir une estimation correcte de
physiologique alors que les formules se réfèrent en principe
climatique
Or climatique et indépendance elle suppose vis-à-vis de la
végétation ne sont valables que sous certaines conditions spatio
temporelles qui ne sont pas toutes incluses dans la définition de
Thornthwaite
Considérée séparément chaque espèce peut en fonction de son
albedo de sa hauteur de son port de sa morphologie et physiologie
propres consommer plus ou moins eau même dans les conditions de
évapotranspiration potentielle écartant donc un peu en moins ETM
mais aussi en plus de toute valeur ETP calculée
Aussi les formules évapotranspiration potentielle quelles elles
soient ne peuvent-elles appliquer en aucun cas une espèce déter
minée moins bien entendu que celle-ci ait été choisie comme point de
référence il faut normalement que le couvert végétal soit composé
un nombre suffisant essences pour que des compensations puissent
avoir lieu entre consommations spécifiques différentes et pour que
toutes en soient pas un moment donné au même stade végétatif
II faut encore éviter le surcroît évapotranspiration engendré par
effet oasis est-à-dire le renouvellement constant air sec par
advection ou turbulence au-dessus une petite surface bien alimentée
en eau mais entourée ou bordée de terrains moins bien pourvus effet
oasis ne concerne pas que les lysimètres il affecte tout aussi bien
une parcelle irriguée au milieu de cultures en sec un bosquet au milieu
de chaumes et bien sûr les bacs évaporateurs des stations météoro
logiques Dans de telles conditions évapotranspiration réelle peut
dépasser largement le taux de régionale ou climatique. Il existe
donc un seuil minimal de superficie ne pas transgresser fonction des
conditions locales de turbulence et aridité mais qui ne devrait pas être
inférieur une dizaine hectares Les conditions des expériences en sont
généralement très loin
Enfin le laps de temps considéré doit être de son côté suffi
samment long On sait en effet au-dessus un certain pouvoir éva
porant de atmosphère les plantes ne peuvent plus assurer le transit
eau qui correspondrait évapotranspiration potentielle même si elles
disposent eau en abondance au niveau racinaire est une simple
Le bassin versant hydrologique serait en occurrence un instrument mieux adapté
objet puisque équation du bilan permet connaissant les précipitations et écoulement en
déduire la valeur de évapotranspiration Mais agissant évapotranspiration potentielle la
méthode ne peut guère appliquer aux zones climatiques où approvisionnement en eau
ne constitue jamais un facteur limitant du développement végétal Des études de ce genre
ont été faites sur des bassins fluviaux de Suède Irlande du Canada de Java et du Gabon
La formule de Turc est peut-être la seule avoir intégré parmi ses références numériques
de nombreux bilans fluviaux

Soyez le premier à déposer un commentaire !

17/1000 caractères maximum.