Des recherches menées par l'Université du Texas à Austin ont révélé que le substrat rocheux altéré peut stocker une quantité importante d'humidité de la roche à l'intérieur de ses fractures et de ses pores. Cette humidité dans la couche de roche altérée qui est généralement située sous les sols est une partie importante du cycle de l'eau au niveau local et mondial. Les racines des arbres puisent dans l'humidité de la roche et la rejettent dans l'atmosphère sous forme de vapeur d'eau, et l'eau s'écoule à travers les fractures et devient une partie du stockage saisonnier des eaux souterraines (flèches bleues). Crédit :Université du Texas à Austin Jackson School of Geosciences.
Recherche menée par l'Université du Texas à Austin et l'Université de Californie, Berkeley a découvert qu'un peu étudié, la couche souterraine de roche peut contenir des quantités importantes d'eau qui peuvent servir de réservoir vital pour les arbres, surtout en période de sécheresse.
L'étude, publié dans la revue PNAS le 26 février a examiné l'eau stockée à l'intérieur de la couche de substrat rocheux altéré qui se trouve généralement sous les sols dans les environnements montagneux.
Cette zone de transition sous les sols et au dessus des nappes phréatiques est souvent négligée lorsqu'il s'agit d'étudier les processus hydrologiques, mais les chercheurs ont découvert que l'eau contenue dans les fractures et les pores de la roche pourrait jouer un rôle important dans le cycle de l'eau aux niveaux local et mondial.
« Il existe une dynamique hydrologique importante dans les environnements rocheux altérés, mais ils ne font pas traditionnellement l'objet d'investigations car difficiles d'accès, " a déclaré l'auteur principal Daniella Rempe, professeur adjoint au Département des sciences géologiques de l'UT Austin Jackson School of Geosciences. "L'étude a été conçue pour étudier cette région directement."
Les chercheurs ont découvert que l'eau contenue dans le substrat rocheux a la capacité de soutenir les arbres en cas de sécheresse, même après que le sol est devenu desséché. Sur le site de terrain du comté de Mendocino en Californie du Nord, les scientifiques ont découvert que jusqu'à 27 pour cent des précipitations annuelles étaient stockées sous forme d'« humidité de la roche, " l'eau qui s'accroche aux fissures et aux pores du substratum rocheux L'impact de l'humidité de la roche sera variable selon les régions et la topographie, mais les chercheurs ont déclaré que cela expliquait probablement comment les arbres de la zone d'étude ont montré peu d'effets de la grave sécheresse de 2010-2015 qui a tué plus de 100 millions d'arbres dans toute la Californie.
« Comment les arbres peuvent survivre à de longues périodes de sécheresse grave est un mystère, " a déclaré Richard Yuretich, directeur du programme des observatoires de la zone critique de la National Science Foundation, qui a financé la recherche. "Cette étude a révélé un important réservoir d'eau piégée qui est passé inaperçu dans le passé. Des recherches de ce type peuvent grandement aider à gérer les ressources naturelles en période de stress environnemental."
Pour mener l'étude, les chercheurs ont surveillé l'humidité de la roche de 2013 à 2016 dans neuf puits forés dans le substratum rocheux altéré le long d'une pente de colline boisée escarpée. Ils ont utilisé une sonde à neutrons, un outil de précision qui mesure la quantité d'eau dans une zone d'échantillon en détectant l'hydrogène.
Des chercheurs sur le terrain utilisent une sonde à neutrons pour mesurer l'humidité de la roche à l'intérieur d'un trou de forage. Crédit :Université du Texas à Austin Jackson School of Geosciences.
Ils ont constaté que la couche de roche altérée a accumulé une réserve de 4 à 21 pouces d'humidité de la roche pendant la saison des pluies d'hiver, selon le puits. La quantité maximale d'humidité de la roche dans chaque puits est restée à peu près la même tout au long de la période d'étude, qui comprenait une année de sécheresse importante. C'est une découverte majeure qui indique que peu importe s'il pleut peu ou beaucoup pendant la saison sèche hivernale - la quantité totale de précipitations n'influence pas les niveaux d'humidité de la roche.
"Peu importe combien il pleut en hiver, l'humidité de la roche s'accumule jusqu'à la même valeur maximale, " a déclaré Rempe. "Cela conduit à la même quantité d'eau chaque été qui est disponible pour les arbres."
Les chercheurs ont également découvert que l'humidité moyenne de la roche à tous les puits dépassait les mesures d'humidité moyenne du sol à tous les emplacements.
« Les sols sont importants, mais lorsqu'il s'agit de déterminer si un endroit va subir un stress hydrique, ce pourrait être la roche sous-jacente qui compte le plus, " a déclaré Rempe. "C'est la première fois que cela est démontré dans une étude de terrain pluriannuelle."
La possibilité que l'humidité de la roche retourne dans l'atmosphère via l'évaporation des feuilles des arbres ou s'infiltre dans les eaux souterraines indique qu'elle pourrait avoir un large impact sur l'environnement et le climat. Zong Liang Yang, un professeur du département des sciences géologiques de la Jackson School qui n'a pas participé à l'étude, a déclaré que la recherche met en évidence la nécessité de recueillir des données afin que l'humidité de la roche puisse être incorporée dans les modèles climatiques.
"Maintenant, plus, sinon tout, des modèles climatiques et hydrologiques globaux négligent l'humidité stockée dans les roches, " Yang a déclaré. "Cette étude comble une lacune critique dans notre compréhension."
L'étude donne un aperçu de l'humidité de la roche à une petite échelle, site de recherche intensive, a déclaré le co-auteur William Dietrich, professeur à l'Université de Californie, Berkeley. Il a déclaré que les données recueillies au cours de cette étude devraient être un point de départ pour davantage de recherches dans plus d'endroits.
"Les chemins d'avenir sont nombreux, " Dietrich a déclaré. "Nous n'avons qu'un seul site bien étudié... Un mélange de théorie et d'études sur le terrain devra être développé pour fournir des informations régionales aux modélisateurs climatiques."
