Description générale
Valeur moyenne mensuelle de l’évapotranspiration réelle (ETR exprimée en mm) pour une saison ou l’année entière, calculée pour la période 1961-1990. C’est un indice issu du calcul du bilan hydrique des sols qui représente l’eau perdue sous forme de vapeur par évaporation du sol et du couvert végétal et transpiration des plantes (Thornthwaite, 1955). Elle est principalement dépendante des apports en précipitations, de la capacité du sol à stocker l’eau, du couvert végétal et de l’évaporation du sol. Elle se différencie de l’évapotranspiration potentielle (ETP) par le fait qu’elle intègre dans son calcul l’eau disponible pour les plantes dans le sol.
Le calcul de l’ETR nécessite de combiner pour chaque mois des données de température et de rayonnement solaire afin de calculer des ETP avec la formule de Turc, ainsi que des précipitations et des valeurs de réserve en eau maximale des sols (RUM) afin d’estimer le stock d’eau disponible (Piedallu et al 2013). Les modèles de ces différentes données ont été élaborés au Lerfob selon une méthodologie propre à chacune d’entre elles (Bertrand et al 2011, Lebourgeois et al 2005, Piedallu et al 2007, 2011). Les modèles climatiques (pluie, température, rayonnement solaire) ont pour caractéristique de prendre en compte une part des effets topographiques. Le modèle de RUM intègre la profondeur du sol, la texture, et la charge en cailloux. Des cartes ont été produites pour chacune des variables à l’aide de ces modèles, au pas de 50 mètres pour les températures et le rayonnement solaire, au pas de 500 m pour les RUM et au pas du kilomètre pour les précipitations. Les données climatiques ont été calculées par mois pour les valeurs moyennes de la période de référence 1961-1990 puis moyennées par pixels de 1 km.
Principales limites d’utilisation
Le bilan en eau des sols est complexe à calculer et le modèle mis en œuvre pour la réalisation des cartes est une version simplifiée. Ainsi, la profondeur d’enracinement, les flux latéraux en eau, l’interception du couvert végétal ou les effets liés à la neige ne sont pas pris en compte bien que leur effet puisse être important. De même, l’approche mensuelle et la prise en compte de la RUM dans le premier mètre de sol uniquement constituent des limites certaines. Les données mises à disposition ont été calculées à l’aide de modèles présentant des imprécisions non homogènes dans l’espace, pouvant se cumuler lors de leur assemblage.
Il n’est pas possible de valider les ETR faute de mesures permettant de constituer un jeu de données indépendantes, par contre chacune des composantes du modèle de bilan hydrique a été validée séparément avec un jeu de données spécifiques, permettant de déterminer la qualité des prédictions à l’échelle de la France. On obtient pour les précipitations annuelles un R² de 0,78 sur la donnée annuelle avec une RMSE de 136 mm (pour des valeurs moyennes de la période 1996-2007 variant principalement entre 300 et 2400 mm, mesurées sur 471 postes). Le moins bon modèle est obtenu en décembre (R² = 0,66) et le meilleur en juillet (R² = 0,85). Une validation sur 88 postes avec des mesures de Météo-France donne pour le rayonnement solaire annuel un R² de 0,82 avec une RMSE de 227 MJ/m² (pour une donnée variant principalement entre 2500 et 6800 MJ/m²). Les meilleures prédictions sont obtenues en hiver (R² = 0,89 pour janvier et décembre), les valeurs les plus faibles étant obtenues en été. On a ainsi un R² de 0,82 pour mars, 0, 62 pour juin, et 0,73 pour septembre. Pour les températures, une validation a été faite pour la période 1996-2007 à partir de mesures sur 493 postes, on obtient un R² de 0,93 sur la donnée annuelle avec une RMSE de 0,54°C (pour des valeurs variant principalement entre -10 et + 16°C). Le moins bon modèle est obtenu en juin (R² = 0,91) et le meilleur en mars (R² = 0,94). Les RUM sont plus difficiles à valider (R² obtenu = 0,35, n = 20595, RMSE = 33,9 mm, pour une RUM estimée sur le premier mètre de sol, variant entre 0 et 150 mm). Du fait de la forte hétérogénéité locale au sein d’un même pixel, leur estimation est de plus probablement soumise à des imprécisions nettement plus importantes que pour les variables climatiques plus faciles à mesurer. Ainsi, les différents modèles utilisés peuvent présenter localement des erreurs ou des incohérences, particulièrement pour les RUM qui peuvent fortement varier localement.
La pertinence de ces données a été évaluée à l’échelle de la France, mais reste peu connue à des échelles plus fines, et n’a pas été déterminée hors forêt où elle est probablement moins bonne du fait de l’éloignement des points de mesure et des différences de sol. De plus, il est possible que localement, les valeurs ne soient pas cohérentes avec la réalité. Pour une utilisation opérationnelle, il est ainsi recommandé de vérifier la cohérence locale des données sur le terrain.
Les références bibliographiques
Bertrand, R., Lenoir, J., Piedallu, C., Riofrio-Dillon, G., de Ruffray, P., Vidal, C., Pierrat, J.C., Gegout, J.C., 2011. Changes in plant community composition lag behind climate warming in lowland forests. Nature 479, 517-520.
Lebourgeois F., Piedallu C., 2005. Appréhender le niveau de sécheresse dans le cadre des études stationnelles et de la gestion forestière ? Notion d’indices bioclimatiques, méthode d’estimation de l’évapotranspiration potentielle. Revue forestière Française LVII, volume 4/2005, p331-356
Piedallu, C., Gégout, J.C., 2007. Multiscale computation of solar radiation for predictive vegetation modelling. Ann. For. Sci. 64, 899-909.
Piedallu, C., Gégout, J.C., Bruand, A., Seynave, I., 2011. Mapping soil water holding capacity over large areas to predict potential production of forest stands. Geoderma 160, 355-366.
Piedallu, C., Gegout, J.C., Perez, V., Lebourgeois, F., 2013. Soil water balance performs better than climatic water variables in tree species distribution modelling. Global Ecology and Biogeography 22, 470-482.
Thornthwaite, C.W., Mather, J.R., 1955. The water balance. Laboratory of Climatology, Publication in Climatology. n°8.
Turc, L., 1955. Le bilan d’eau des sols : relations entre les précipitations l’évaporation et l’écoulement. Annales Agronomiques 6, 1-131.