Le régime hydrique d'un paysage commute de plus en plus entre les extrêmes de sécheresse ou d'inondation. Le type de végétation et l'utilisation des terres jouent un rôle important dans la rétention d'eau et le ruissellement. En collaboration avec des scientifiques du Royaume-Uni et des États-Unis, des chercheurs du Leibniz-Institute of Freshwater Ecology and Inland Fisheries (IGB) ont développé un modèle mathématique qui peut refléter les interactions complexes entre la végétation, régimes du sol et de l'eau. Ils montrent, par exemple, que dans les forêts de hêtres, l'eau circule de plus en plus entre le sol et la végétation pour augmenter l'évaporation dans l'atmosphère, tandis que la couverture herbacée favorise la recharge des eaux souterraines.

Avec le modèle développé EcH2o-iso, les chercheurs peuvent quantifier où, comment et pendant combien de temps l'eau est stockée et libérée dans le paysage. Le modèle aide à mieux prévoir les effets des changements d'affectation des terres sur le bilan hydrique dans des conditions climatiques changeantes. Dans les zones sujettes à la sécheresse en particulier, ces connaissances peuvent aider à développer des stratégies d'utilisation des terres qui augmentent la résistance du paysage au changement climatique et protègent les ressources en eau. "Jusque là, le type de végétation a été considéré principalement en vue de prévenir l'érosion des sols. Compte tenu des phénomènes météorologiques extrêmes plus fréquents tels que les sécheresses et les inondations, cependant, il s'agit de plus en plus de savoir quelles plantes peuvent être cultivées pour contrôler la rétention ou la perte d'eau dans le paysage, " dit le professeur Dörthe Tetzlaff, chef d'étude, chef du groupe de recherche "Ecohydrologie du paysage" à l'IGB et professeur d'écohydrologie à la Humboldt Universität zu Berlin.

Les modèles de prévision antérieurs capturent souvent la végétation comme un élément statique. Ainsi, les interactions complexes entre l'évapotranspiration – l'évaporation de l'eau par les plantes et des surfaces du sol et de l'eau – et les processus physiologiques des plantes ne pouvaient être qu'insuffisamment comprises. Dans cette étude, cependant, des données à long terme de mesures directes de la végétation ont également été utilisées (par exemple, la production de biomasse et la transpiration). Cela améliore la fiabilité des modèles et leur transférabilité. Sur le terrain, les modèles ont été testés avec des traceurs dits conservateurs. Ce sont des marqueurs qui peuvent être utilisés pour déterminer l'âge et l'origine de l'eau. Il s'agit d'une nouvelle approche pour évaluer les effets du changement climatique sur le bilan hydrique.

Dans une région autour du lac de Stechlin dans le nord de l'Allemagne, les chercheurs ont validé le modèle à l'aide d'études sur le terrain. Ils ont comparé les superficies terrestres avec les forêts de feuillus et la couverture herbacée. Les résultats de l'étude sur le terrain montrent que l'utilisation des prairies entraîne une plus grande recharge des eaux souterraines et que dans les forêts de hêtres, davantage d'eau est renvoyée dans l'atmosphère par évapotranspiration. Cependant, les effets sont spécifiques au site et dépendent de l'hydroclimat respectif, biogéographie et écologie du paysage. A l'aide du modèle EcH2o-iso, cependant, ces différences peuvent être prises en compte à l'avenir et des modèles de prévision locaux et à grande échelle peuvent être créés.