Travailler avec les plantes, le sol et l’eau pour refroidir le climat
Découvrez l’importance des plantes et du sol dans le cycle de l’eau et la régulation du climat.
La destruction continue des forêts, la détérioration des sols, la perte subséquente du stockage de l‘eau dans les sols et la réduction de la rétention d‘eau dans les espaces naturels perturbent la circulation de l‘eau dans et à travers l‘atmosphère. Cette perturbation provoque des changements majeurs dans les précipitations et une aggravation du changement climatique. Ces changements affectent le climat à l‘échelle d‘une région, mais peuvent également avoir un impact sur des régions très éloignées.
La végétation joue un rôle important – et souvent négligé – dans la régulation du climat. En effet, dans les sols, les cycles du carbone, de l‘eau et de l‘énergie sont intimement liés. Ainsi, le rétablissement des cycles d‘humidité atmosphérique et terrestre sur la végétation, dans les sols et dans l‘atmosphère est de la plus haute importance pour refroidir la planète et sécuriser les régimes de précipitation dans le monde.
L’arrêt de la déforestation et l‘augmentation de la reforestation sont obligatoires. La mise en œuvre de l‘agroforesterie représente une autre approche importante pour alimenter les cycles de l‘eau et de l‘énergie. Toutefois, il est indispensable en parallèle d’augmenter la fertilité des sols, la rétention d‘eau et la protection des sols par les pratiques de l‘agriculture régénérative ou de conservation. Ainsi, trouver des moyens de renforcer la matière organique du sol est l‘une des clés du succès pour les grandes régions du monde actuellement cultivées. Il faut également changer de paradigme, en valorisant les effets hydrologiques et de refroidissement du climat par la végétation, parallèlement à leur potentiel de piégeage du carbone.
Des relations primordiales entre les plantes, les sols, l’eau pour la régulation du climat
Plus de 70% du rayonnement utilisé pour la transpiration des plantes
Le rayonnement solaire qui atteint la surface d‘un champ à végétation dense n’est utilisé qu’à raison de 1 % pour la photosynthèse. Et de 5 à 10 % pour chauffer l’air (« chaleur sensible » ). Ainsi, en comptant les surfaces non végétalisées et les surfaces aquatiques, environ 50 % de l’énergie solaire qui atteint le sol est utilisée pour l‘évaporation et la transpiration de l’eau (« évapotranspiration »). Toutes ces masses d’air s’élèvent dans l’atmosphère. La vapeur d’eau va finalement se condenser. Et restituer la même quantité d’énergie que celle qui a été consommée au niveau du sol. Et une partie en sera dissipée dans l’espace. Les nuages nouvellement créés vont alors réfléchir le rayonnement solaire incident et seront la source de nouvelles précipitations.
L‘évapotranspiration des plantes, source de précipitations
À l‘échelle mondiale, 40 à 60 % de la pluie tombant sur terre provient de l‘humidité générée par l‘évapotranspiration terrestre. C’est principalement par la transpiration des arbres, et transportée par les vents. Dans certaines régions du monde, cette part s‘élève à 70 % des précipitations. Ce recyclage devient plus dominant à l‘intérieur des terres.
Un impact fort de l’activité humaine sur les relations plantes, sols, eau et climat
Jusqu‘à récemment, l‘impact de l’homme sur la vapeur d’eau dans l‘atmosphère était considéré comme négligeable par rapport à l‘évaporation des océans. Toutefois, cet impact est dû à d‘importants changements de la couverture des sols d’origine anthropique, et pas seulement aux émissions industrielles.
L’utilisation accrue des terres par l‘homme a entraîné une réduction de la couverture végétale, une dégradation des sols et une diminution de la rétention d‘eau. Cela réduit directement l‘évapotranspiration, augmentant les températures au sol, ce qui a un impact sur l‘augmentation de la température mondiale.
L’augmentation de la végétation sur les terres accroît la fertilité des sols et la recharge des nappes phréatiques, augmentant ainsi l‘évapotranspiration. Cela entraîne une augmentation de la couverture nuageuse et des précipitations.
L’augmentation de la couverture nuageuse entraîne une augmentation du refroidissement de l‘atmosphère par une réflexion accrue du rayonnement solaire incident. Mais aussi une augmentation du transfert d‘énergie vers l‘espace qui, combinées, ont des effets régulateurs sur le réchauffement de la Terre. Lorsque cette rétroaction équilibrante est affaiblie, une terre plus chaude entraîne davantage de sécheresses, aggravées par la réduction des précipitations, et davantage d‘incendies de végétation. Cela réchauffe encore plus la terre.
Des solutions nécessitant de travailler avec les plantes, le sol et l’eau à grande échelle pour réguler le climat
Protéger et planter les arbres générateurs de rivières d‘eau dans l’air
Chaque arbre de la forêt est une fontaine d‘eau. En effet, il aspire l‘eau du sol par ses racines, la pompe à travers le tronc, les branches et les feuilles. Puis la libère sous forme de vapeur d‘eau dans l’atmosphère à travers les pores de son feuillage. Par une journée ensoleillée normale, un seul arbre peut transpirer plusieurs centaines de litres d‘eau. Cela permet de rafraîchir son environnement avec une puissance de 70 kWh par 100 litres. Cela représente un effet de refroidissement équivalent à celui de deux climatiseurs domestiques fonctionnant pendant 24 heures. Par milliards, les arbres créent des rivières d‘eau géantes dans l‘air (« rivières volantes »). Ces rivières forment des nuages et créent des précipitations à des centaines, voire des milliers de kilomètres de distance.
Couvrir le sol de plantes pour limiter la température et les pertes d’eau
Entre 1950 et 2000, la température de surface a augmenté de 0,3°C à l‘échelle mondiale en raison des changements de la couverture des sols. Les perturbations du bilan énergétique à la surface générées par les changements de végétation entre 2000 et 2015 ont entraîné une augmentation moyenne de 0,23°C de la température de surface locale où ces changements de végétation ont eu lieu. Le réchauffement moyen dû aux changements de la couverture des sols peut ainsi expliquer 18 à 40 % des tendances actuelles du réchauffement climatique.
Sur les surfaces nues, par exemple les champs en jachère, les prairies sèches (en été et après la récolte du foin), et sur les surfaces en béton ou en asphalte, le sol absorbe davantage de rayonnement solaire incident. Il s‘échauffe, crée de la chaleur sensible. Et émettra ainsi, proportionnellement à la puissance quatre de sa température absolue (loi de Stefan-Boltzman), une puissance thermique dans l‘atmosphère.
Les différences de température de surface entre ces surfaces nues et les zones boisées peuvent, d‘après un exemple en Europe centrale, atteindre 20°C les après-midi d‘été. Cela s’explique, là encore, par un effet de refroidissement par évaporation des forêts. Ce qui l‘emporte sur l‘effet de réchauffement par albédo généré par les surfaces boisées plus sombres.
Favoriser grâce aux plantes la production d’aérosols biogènes pour la formation des nuages de pluie et le cycle de l’eau
La végétation semble également être un réacteur biogéochimique dans lesquels la biosphère et la photochimie atmosphérique produisent des noyaux pour la formation de nuages et de précipitations, entretenant ainsi le cycle hydrologique. Les plantes produisent des composés organiques volatils et «libèrent» des microorganismes – bactéries et spores fongiques, pollen et autres débris biologiques. Ces derniers vivent sur les feuilles et se retrouvent en suspension dans l‘air pendant et après la pluie dans les écosystèmes. Dans l‘atmosphère, ils génèrent une partie importante de la condensation des nuages et des noyaux de glace. Ce qui a un impact sur la formation des nuages et des précipitations.
Les aérosols biogènes peuvent également contribuer à élever la température de congélation en créant des noyaux de glace. Sans ce phénomène, la congélation ne se produirait pas avant que les nuages n‘atteignent -15°C ou moins. Avec l‘aide de ces noyaux de glace, le processus peut être réalisé à des températures proches de 0°C. Cela permet une formation efficace des nuages et génère de la pluie plus facilement et localement.
Si vous souhaitez en savoir plus sur la formation des nuages, consultez notre dernière publication sur le sujet.
Source :
Schwarzer S., 2021. Travailler avec les plantes, les sols et l‘eau pour refroidir le climat et réhydrater les paysages de la Terre. Prospective ONU
