Ce diagramme conceptuel compare deux approches pour modéliser le mouvement de l'eau au-dessus et au-dessous de la surface terrestre. Les modèles traditionnels de surface terrestre simplifient le système en le résolvant sous la forme d'un ensemble de colonnes discrètes sans écoulement latéral des eaux souterraines, tandis que les modèles hydrologiques intégrés relient l'écoulement tridimensionnel dans le sous-sol aux processus à la surface du sol. Crédit :Laura Condon, Université de Syracuse; Mary Michael Forrester et Reed Maxwell, École des mines du Colorado
Les plantes sont l'un des plus grands utilisateurs d'eau sur terre et, par la transpiration, ils déplacent plus d'eau dans l'atmosphère que les ruisseaux ou les rivières n'en déplacent à travers le paysage. Contrairement à l'écoulement fluvial, qui peut être facilement observé, mesurer ou simuler la quantité d'eau que les plantes transmettent à l'atmosphère est un défi de taille.
Maintenant, en utilisant les capacités informatiques avancées du département américain de l'Énergie, les scientifiques ont modélisé la transpiration des plantes des eaux souterraines vers l'atmosphère. Ce faisant, ils ont découvert que l'écoulement latéral des eaux souterraines, qui n'a pas été inclus dans les études de modélisation précédentes, peut être le chaînon manquant pour prédire l'importance de l'utilisation de l'eau par les plantes pour le cycle mondial de l'eau.
La gestion des ressources en eau à l'échelle régionale nécessite de comprendre la quantité d'eau utilisée par la végétation de cette région. L'importance relative de la transpiration des plantes est l'une des plus grandes incertitudes dans l'équilibrage du cycle régional et mondial de l'eau. L'amélioration des simulations régionales et mondiales de la transpiration des plantes permettra aux scientifiques de mieux prédire comment le système aquatique réagira aux futurs changements du système terrestre. Les nouvelles connaissances permettront également aux scientifiques de prédire et de comprendre la quantité d'eau douce disponible dans le monde.
En utilisant des simulations hydrologiques intégrées qui associent les processus énergétiques de la végétation et du sol à l'hydrologie de surface et souterraine, les chercheurs ont étudié l'importance relative de la transpiration en tant que fraction de toute l'eau passant de la surface terrestre à l'atmosphère (communément appelée partition de la transpiration) à l'échelle continentale. Ils ont constaté que le flux total d'eau et la répartition de la transpiration sont liés à la profondeur de la nappe phréatique. En raison de cette connexion, l'inclusion de l'écoulement des eaux souterraines dans le modèle augmente la répartition de la transpiration de 47 ± 13 % à 62 ± 12 %. Ce résultat suggère que l'écoulement des eaux souterraines, qui est généralement simplifié ou exclu des autres simulations à l'échelle continentale, peut fournir un chaînon manquant pour concilier les observations et les modèles mondiaux des flux d'eau terrestres.
