Les plantes boivent une grande partie de l'eau qui tombe sur Terre. Ils prennent ce dont ils ont besoin avant de le libérer par de minuscules trous sous leurs feuilles, tout comme les gens libèrent de la vapeur d'eau à chaque expiration.

Combien une plante boit et la vitesse à laquelle elle libère de l'eau, ou transpire, dépend en partie du taux d'humidité de l'air et du sol. Le réchauffement climatique modifiera ce processus plus que prévu, selon de nouvelles recherches de l'Université de Stanford.

Publié le 1er juin dans Nature Changement Climatique , l'article montre que les modèles climatiques actuels sous-estiment à quel point les plantes rationnent leur consommation d'eau en réponse à l'air sec, et surestimer l'effet du sol sec. Les résultats suggèrent que les plantes dans de nombreuses régions emprisonneront moins d'eau que prévu lors des sécheresses chaudes à l'avenir, laissant plus d'eau disponible pour s'infiltrer dans les réservoirs, aquifères souterrains, rivières, lacs et ruisseaux.

"C'est une bonne nouvelle, " a déclaré Alexandra Konings, co-auteur de l'étude, professeur adjoint de science du système terrestre à la Stanford's School of Earth, Sciences de l'énergie et de l'environnement (Stanford Earth). Pourtant, il y a aussi un côté sombre aux conclusions :alors que les ressources en eau peuvent être moins diminuées, la croissance des plantes et l'absorption de carbone souffriront probablement plus que la plupart des modèles ne le prévoient.

« La question de savoir si les plantes résisteront mieux aux sécheresses futures est une question plus complexe, " a déclaré l'auteur principal Yanlan Liu, un chercheur postdoctoral dans le laboratoire de Konings. "Mais maintenant, nous savons que les plantes utiliseront moins d'eau que prévu."

Pour les cultures agricoles, cela signifie les meilleures estimations disponibles des besoins futurs en eau, la croissance et la vulnérabilité sont "probablement incorrectes" pendant les périodes où l'atmosphère est très sèche, a déclaré un autre des auteurs de l'étude, Mukesh Kumar, qui est professeur agrégé de civil, génie de la construction et de l'environnement à l'Université de l'Alabama.

La sécheresse atmosphérique passe «à travers le toit»

Les scientifiques se sont spécifiquement penchés sur une composante des modèles climatiques qui estime l'évapotranspiration, qui fait référence à la vitesse à laquelle la surface terrestre et les plantes renvoient l'eau dans l'atmosphère. "Une grande partie du bilan hydrique d'un écosystème donné va à l'évapotranspiration, cela a des implications sur la quantité d'eau restante pour les ressources en eau des personnes, " Konings a déclaré. "Cela a également de grands effets sur le temps et le climat."

Une approche de modélisation courante traite ce processus dynamique plus ou moins en fonction de l'humidité du sol. "Ce n'est pas réaliste car la végétation réagit à la sécheresse en fonction de la quantité d'eau à l'intérieur des feuilles, ", a déclaré Konings.

Peu de modèles climatiques tentent de démêler les effets du sol sec et de l'air sec lors de la prédiction des changements d'évapotranspiration. « Les modèles utilisés actuellement fonctionnent très bien si vous calculez en moyenne des conditions humides et sèches sur plusieurs années, mais pas en période de sécheresse, " dit Konings, qui est aussi un boursier du centre, par courtoisie, à l'Institut pour l'environnement de Stanford Woods.

Cet enchevêtrement devient de plus en plus problématique avec le changement climatique. Dans certains points chauds du monde, les épisodes de chaleur dangereusement humide frappent avec une sévérité et une fréquence croissantes. Mais à mesure que les températures augmentent, Konings a dit, la plupart des sécheresses seront accompagnées d'un air relativement sec. L'air plus chaud peut simplement contenir plus de vapeur d'eau que l'air plus frais, ce qui signifie que l'atmosphère devient moins saturée si elle se réchauffe sans eau supplémentaire. Par conséquent, alors que les changements futurs de l'humidité du sol sont difficiles à prévoir et susceptibles de varier d'une région à l'autre, elle a dit, "La sécheresse atmosphérique va monter en flèche."

Intégrer l'hydraulique

Les chercheurs ont modélisé l'effet de ce dessèchement sur les habitudes de consommation des plantes en zoomant sur les réponses du système hydraulique de la plante :les tuyaux et les vannes à l'intérieur des racines d'une plante, tige et feuilles. Ils ont développé des techniques mathématiques pour dériver les taux d'évapotranspiration à partir d'une combinaison d'ensembles de données largement disponibles, y compris les enregistrements de la texture du sol, hauteurs de la canopée, types de plantes et flux de carbone et de vapeur d'eau sur 40 sites dans le monde. Ensuite, ils ont recoupé leurs techniques avec des mesures limitées du monde réel de l'évapotranspiration.

L'élaboration d'un modèle hydraulique, en soi, n'est pas une première. Mais les chercheurs sont allés plus loin, comparer les différentes approches de modèles pour comprendre l'impact de l'hydraulique des plantes dans diverses conditions.

Ils ont découvert que les approches les plus largement utilisées pour estimer l'évapotranspiration ratent environ 40 pour cent de l'effet de l'air sec. C'est comme une prévision météorologique qui omet de mentionner le refroidissement éolien ou l'humidité étouffante. L'effet est le plus fort - et les prévisions actuelles sont les plus éloignées de la base - dans les endroits où les plantes sont les moins adaptées à la sécheresse. Konings a dit, "Nous avons été surpris que cela ait eu un si grand effet."