Nouvelle recherche, publiée dans Water Resources Research , s'est concentré sur les points d'écoulement, endroits où l'eau s'écoulant sous les branches se détache. Ceux-ci se distinguent des grosses gouttes tombant des feuilles, appelées points d'égouttement.

Un point d'écoulement se forme lorsque les gouttes de pluie, initialement interceptées par les feuilles ou la moitié supérieure de la branche, s'écoulent vers le dessous des branches, fusionnent avec d'autres gouttelettes pour former un ruisseau, mais tombent avant de faire partie du flux de la tige.

Le détachement du ruisseau peut se produire là où plusieurs branches convergent ou là où une seule branche change d'angle, conduisant à un point d'écoulement. Ceux-ci sont importants car ils augmentent considérablement l'eau reçue de la canopée jusqu'au sol forestier à des points fixes, favorisant ainsi une meilleure infiltration de l'eau vers le sol.

Le volume d'eau reçu aux points d'écoulement est influencé par un certain nombre de facteurs, tels que la structure des branches, la surface des feuilles (foliation) et le volume des précipitations. Les plus grosses gouttelettes d'eau qui se forment à ces points ont plus d'énergie cinétique que les précipitations normales, ce qui signifie qu'elles créent des creux plus prononcés dans le sol lors de l'impact, augmentant ainsi l'efficacité de l'infiltration.

Enquêtant sur les forêts de banksia en Australie occidentale, Ashvanth Kunadi, titulaire d'un doctorat. chercheur à l'Université d'Australie occidentale et ses collègues ont combiné des données de terrain avec des expériences de simulation de précipitations pour déterminer le rôle des points d'écoulement dans les zones boisées qui reçoivent des précipitations limitées, similaires à celles d'autres régions méditerranéennes (étés chauds et secs et hivers doux et humides). En effet, les caractéristiques de cette étude ont également été observées sur des figuiers, des hêtres américains et des chênes.

Expliquant que l'intérêt initial pour le sujet est venu alors qu'il était assis sous un figuier pendant une averse de pluie, Ashvanth a remarqué que l'eau qui coulait sous une branche "se détachait continuellement à un certain point et la flaque d'eau en dessous de ce point grandissait".

"Cela a piqué mon intérêt. Il y a une pénurie d'eau dans le sud-ouest de l'Australie occidentale et nous dépendons fortement des eaux souterraines. Si les arbres, au lieu de simplement arrêter la pluie, canalisaient réellement plus d'eau vers le sol en dessous d'eux, alors notre conception de leur l'impact changerait fondamentalement."

Détaillant davantage l'importance de cette recherche, Ashvanth a poursuivi :« Je dirais que la quantité et la répartition spatiale de la pluie qui tombe du ciel sont fondamentalement modifiées par la présence d'une canopée d'arbres. Nous n'avons pas une bonne compréhension de 1) où va aller un certain volume d'eau et 2) pourquoi les points d'écoulement sont une passerelle pour comprendre l'écoulement de l'eau sur un arbre.

" Outre cette grande ambition, les zones où les flux de précipitations sont concentrés (comme aux points d'écoulement) 1) créent des points chauds biologiques (l'eau est une condition préalable à la vie), 2) délimitent des sites d'infiltration renforcée et plus profonde, et 3) peuvent représenter un proportion significative du flux global de précipitations qui atteint le sol (donc, si vous ignorez le flux, vous sous-estimez la quantité d'eau que votre système reçoit et cette erreur se propage plus loin dans l'analyse)."

L'équipe a placé des pluviomètres en dessous de 16 points d'écoulement suspectés des deux espèces codominantes de Banksia dans les forêts :Banksia menziesii et Banksia attenuata, et six autres sous des branches où les conditions n'étaient pas réunies pour créer un point d'écoulement (test « négatif »), sur une période de deux ans. De plus, cinq branches de Banksia menziesii (quatre avec des points d'écoulement suspectés et une « négative ») ont été étudiées dans des conditions contrôlées dans une configuration de simulation de précipitations.

Cette configuration de simulation de pluie s'est avérée particulièrement difficile pour conserver toutes les variables, comme le révèle Ashvanth :« Il y avait tellement de choses à suivre :l'angle de la branche est-il stable, la branche oscille-t-elle, y a-t-il suffisamment d'eau dans le simulateur de pluie, est-ce que la pression constante, ai-je pris des photos et vidéos de phénomènes intéressants, ai-je bien défolié les feuilles ?

"En plus, les branches n'ont pas été conçues pour être coupées du tronc donc, si le soleil est au rendez-vous, il vaut mieux que la branche soit mouillée sinon elle est morte. Du coup, de 8h à 22h environ, je ferais juste des simulations de pluie. … c'était absolument fou mais ça valait vraiment le coup."

Les feuilles de Banksia ont une grande surface, une grande rigidité et un angle qui facilite la canalisation de l'eau vers les tiges, plutôt que de s'égoutter des feuilles. Ils ont constaté que la collecte de pluie à partir des points d'écoulement était 1,5 à 15 fois supérieure à celle des précipitations et des précipitations environnantes, et était généralement supérieure au débit de tige.

À partir des expériences de simulation de précipitations, les scientifiques ont déterminé qu’une branche avec une forte couverture foliaire connaissait un flux d’eau plus important au point d’écoulement. Ce flux était moins sensible aux changements d’angle des branches. Les flux d'une branche entièrement foliée semblaient insensibles au changement d'angle, mais lorsqu'un tiers des feuilles étaient retirés, la répartition de l'eau entre l'écoulement de la tige et les points d'écoulement était significativement affectée par les changements d'angle des branches.

Bien qu'aucun angle de branchement optimal concluant pour l'initiation du point d'écoulement n'ait été trouvé dans cette expérience, Ashvanth révèle qu'il s'agit d'un travail en cours pour l'équipe de recherche. « L'un des points de test négatifs, où nous pensions que les conditions nécessaires n'étaient pas suffisantes, présentait un très petit changement d'angle de branche (~ <5°). Mais cela était suffisant pour provoquer un point d'écoulement. Un changement de 5° va provoquer un point d'écoulement.

"Nous travaillons actuellement sur un autre article dans lequel nous effectuons des expériences idéalisées pour répondre à cette question précise. Nous avons utilisé des tuyaux en PVC pour éliminer l'hétérogénéité présente à la surface des branches naturelles, puis avons fait couler de l'eau sur sa surface pour voir ce qui se passe. Il y a aussi beaucoup de développements théoriques sympas là-bas, alors gardez un œil sur ça."

En mesurant la teneur en eau du sol directement sous les points d'écoulement, l'équipe de recherche a découvert que 20 à 30 % du volume des précipitations saisonnières s'infiltrait ici jusqu'à une profondeur de 1 m, contre seulement 5 % dans les zones de test de contrôle éloignées des points d'écoulement. Cela fait des points d'écoulement des zones importantes pour la recharge et le stockage des eaux souterraines dans l'écosystème forestier, bien que sur le site d'étude, un point d'écoulement ait été identifié pour environ 30 m ² , correspondant à la répartition des arbres banksia, soit un point d'écoulement par arbre en moyenne.

Ce site d'étude particulier en Australie occidentale est important car il recouvre une source importante d'eau souterraine qui alimente la population de Perth. Par conséquent, la capacité des points d'écoulement à potentiellement recharger les réserves d'eau souterraine sur ce site (et sur d'autres via d'autres arbres dans le monde) est vitale pour soutenir la gestion des ressources en eau à la fois pour les forêts et pour l'humanité.

"En tant qu'espèce, nous nous efforçons continuellement de mieux nous comprendre nous-mêmes et le monde naturel qui nous entoure", conclut Ashvanth.

"Nous conceptualisons notre compréhension du monde comme des systèmes, et ces systèmes sont des simplifications nécessaires d'un monde infiniment complexe. L'un de ces systèmes est le cycle de l'eau, et l'interception, selon nous, est potentiellement la partie la moins comprise du cycle de l'eau. Si nous pouvons prédire et comprendre le comportement du point d'écoulement, nous pouvons nous rapprocher de la détermination de l'écoulement de l'eau sur les arbres afin d'avoir une meilleure conception du système d'interception et, à terme, du cycle de l'eau sur Terre."