L’eau’gique #4 : La déforestation augmente-t-elle les écoulements dans les cours d’eau ?

Continuons le voyage hydrologique avec le billet quasi-hebdomadaire « L’eau’gique », celui qui vous fait prendre connaissance d’un article scientifique récent en sciences de l’Eau sans avoir à griller vos méninges !

Aujourd’hui, nous allons nous intéresser au rôle de la végétation dans le cycle de l’eau. Selon moi, c’est un sujet qui remporte le double palmarès de la complexité et de l’importance. La complexité, à cause des nombreux processus physiques et biologiques en jeu dans le stockage et le transfert des flux d’eau entre végétation et les autres compartiments (sols, atmosphère…), et l’importance, à cause du poids considérable que pèse l’action de la végétation dans le bilan hydrique d’un bassin versant.

Pour le moment, faisons comme dans les précédents billets « L’eau’gique » et réalisons les observations à l’échelle planétaire à travers l’étude de Mingfang Zhang et collaborateurs intitulée «  A global review on hydrological responses to forest change across multiple spatial scales: Importance of scale, climate, forest type and hydrological regime » (en français : Une synthèse mondiale de la réponse hydrologique au changement de [la taille des, ndlr] forêts à travers de multiples échelles spatiales : importance de l’échelle, du climat, du type de fôret et du régime hydrologique), publiée en 2017 dans la revue internationale Journal of Hydrology.

Dans ce travail, Zhang et al. regroupent et ré-analysent les résultats de nombreuses autres études scientifiques ayant visé à quantifier l’impact de l’augmentation ou la diminution de la surface des forêts sur les débits annuels moyens des rivières. Ils amassent ainsi les données climatiques, hydrologiques et forestières (couverture et type de forêt) sur 312 bassins versants à travers le monde, qu’ils séparent en deux groupes selon la taille (inférieure ou supérieure à 1000 km²) : les petits (251) et les grands (63). A l’aide de différents tests statistiques sur lesquels je ne m’étendrai pas, les auteurs cherchent à caractériser le lien entre perte ou gain d’espaces forestiers et l’évolution des débits moyens annuels des rivières à l’exutoire, ainsi que la sensibilité de cette relation. Puis, ils regardent plus en détails comment ce lien varie en fonction du climat, du type de forêt, de l’échelle d’investigation, etc…

Bien qu’il faille toujours rester prudent face à des études statistiques à base d’échantillons relativement petits, le travail de Zhang et al. met le doigt sur certaines tendances intéressantes mettant particulièrement bien en lumière la complexité de la relation végétation-cycle de l’eau dans le monde. De façon globale, il existe une corrélation statistique négative significative entre l’augmentation du débit annuel et la diminution des surfaces forestières à toutes les échelles. Cela veut dire que généralement, plus la forêt recule, plus il y d’écoulement en rivière. On peut expliquer cette tendance en se rappelant que les arbres sont de véritables pompes qui prélèvent massivement de l’eau dans les sols pour leur métabolisme, et la transpire. Un hydrosystème peut donc perdre une grande partie de l’eau de pluie par la transpiration des plantes, ce qui fait mécaniquement disparaître d’autant la quantité d’eau susceptible de rejoindre l’exutoire du bassin via le réseau hydrographique.

Les résultats de l’étude font aussi apparaître des tendances quant à la sensibilité du couplage forêt-débit (c’est-à-dire l’intensité du changement de débit pour une variation unitaire de la surface forestière au sein d’un bassin) : cette sensibilité décroît avec l’aire drainée pour les grands bassins et elle augmente de paire avec le niveau d’aridité. Par exemple, une variation de 1% de l’aire forestière en zone semi-aride ou aride engendre environ 1% de changement de débit annuel, pour seulement 0,45% dans des régions plus humides. De même, les débits annuels des grands bassins sont plus sensibles à une variation de la couverture forestière lorsque la forêt comprend des feuillus plutôt que des conifères, et lorsque le régime hydro-climatique est dominé par des précipitations liquides plutôt que solides (= neige). Pour une variation de 1% des surfaces boisées dans une forêt de feuillus, on trouvera en moyenne une variation de 0,80% du débit contre seulement 0,24% pour des forêts à conifères (ce sont les chiffres pour les grands bassins seulement).

Bien entendu, les auteurs pointent le fait que ces généralités statistiques masquent de fortes disparités locales, mais également des modifications profondes de la saisonnalité hydrologique qu’entraîne parfois la variation de la taille des réserves forestières. Un bassin versant du Canada illustre remarquablement ce phénomène, avec une exploitation de la forêt réduisant sa taille de moitié, sans qu’aucune modification de la moyenne du débit de rivière à l’exutoire ne soit perceptible ! En fait, c’est la répartition annuelle des flux qui a beaucoup variée, avec plus de ruissellement en mai à la fonte des neiges, et une réduction drastique de l’étiage à cause des stocks souterrains moins bien rechargés. Par conséquent, sur l’année, les effets se compensent et la moyenne du débit ne bouge pas !

Ces travaux offrent des pistes de réflexion profitables dans un contexte global marqué par une déstabilisation massive de l’environnement et du climat. Comment gérer efficacement l’équilibre en le besoin d’avoir des puits de carbone comme les forêts, tout en luttant contre les effets du changement climatique sur la répartition des ressources hydriques à la surface de la Terre ? Ainsi, les auteurs font remarquer que les opérations de reboisement dans les régions les moins humides doivent être appliquées avec de la méthode et beaucoup de précaution, pour ne pas risquer de pénurie récurrente sur la ressource en eau. En définitive, l’article de Zhang et al. nous remémore à quel point il est crucial d’avoir une approche intégrée de la gestion des systèmes environnementaux, qui devient de plus en plus pressante à mesure que le temps passe et que le mercure grimpe…

Référence

Zhang, M., Liu, N., Harper, R., Li, Q., Liu, K., Wei, X., Ning, D., Hou, Y., Liu, S., 2017. A global review on hydrological responses to forest change across multiple spatial scales: Importance of scale, climate, forest type and hydrological regime. J. Hydrol. 546, 44–59. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2016.12.040

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