Sécheresse composée : quand l’air et le sol dessèchent les plantes

Une plante qui s’affaisse fait penser à un simple manque d’eau - le plus souvent, c’est bien le cas : ses racines se trouvent dans un sol devenu sec et dur. Cette image a longtemps façonné notre manière de définir la sécheresse, et la façon dont les scientifiques l’ont quantifiée.

Pourtant, une plante peut avoir les pieds dans un sol encore humide et se dessécher quand même, parce que l’atmosphère peut, elle aussi, entrer en sécheresse. Une nouvelle étude montre que lorsque le sol et l’air s’assèchent simultanément, l’impact combiné sur la croissance des plantes grimpe bien plus vite que ce que l’on imaginait.

Deux sécheresses à la fois

Les chercheurs distinguent généralement deux formes de sécheresse subie par les plantes. La première correspond au déficit d’eau dans le sol - l’humidité du sol dont dépendent les racines.

La seconde est la sécheresse atmosphérique : l’air devient si sec qu’il aspire directement l’humidité des feuilles.

La plupart du temps, ces deux phénomènes surviennent séparément. Mais ils peuvent aussi se superposer - un chevauchement que les scientifiques appellent une sécheresse composée.

Une équipe menée par le professeur Chiyuan Miao, spécialiste de l’hydroclimat à la Beijing Normal University (BNU), a voulu mesurer ce que cette combinaison implique pour la végétation à l’échelle mondiale.

Jusqu’ici, il restait difficile d’évaluer et de comparer la charge respective de chaque type de sécheresse - et plus encore d’en calculer l’effet total.

Les études antérieures se concentraient surtout sur l’assèchement du sol ou celui de l’air pris isolément, ce qui laissait l’effet du double choc largement méconnu. L’objectif de l’équipe de Miao était d’établir un comptage unique et cohérent, à l’échelle planétaire.

Le coût combiné

En comparant trois situations - sécheresse du sol seule, sécheresse atmosphérique seule, et sécheresse composée - une différence nette s’est imposée. Un seul épisode de sécheresse composée a fait disparaître près de quatre fois plus de croissance végétale que l’air sec ou le sol sec pris séparément.

Considérés indépendamment, l’air sec et le sol sec ont eu des effets étonnamment proches, chacun n’entamant la croissance que d’une petite fraction. Mais lorsqu’ils surviennent ensemble, la perte ne se contente pas de s’additionner : elle se multiplie.

C’est précisément cet écart que la recherche n’avait pas encore réussi à chiffrer. On soupçonnait depuis longtemps que l’assèchement de l’air et celui du sol se renforcent mutuellement, sans parvenir à mesurer l’ampleur du phénomène.

Une autre étude avait déjà alerté sur le fait que la perte de carbone associée à ce mécanisme était fortement sous-estimée.

Des décennies de données satellites

Pour mettre en évidence cette dynamique, l’équipe s’est appuyée sur des archives satellitaires allant de 1982 à 2018. Ces données suivent, saison après saison, la quantité de carbone que les plantes absorbent via la photosynthèse.

Grâce aux satellites, les chercheurs ont pu observer la végétation sur l’ensemble de la planète, au lieu de se limiter à quelques parcelles de terrain.

La longueur de la série temporelle leur a permis d’identifier chaque épisode de sécheresse, d’en suivre le début et la fin, puis d’observer la réponse des plantes.

Chaque événement a été classé selon son type et son intensité, puis mis en relation avec la baisse de croissance observée ensuite. Travailler à cette échelle a aussi permis que les particularités locales se compensent, laissant ressortir une image mondiale plus lisible.

Les forêts ne réagissent pas toutes pareil

Toutes les forêts n’ont pas répondu de la même manière. Les forêts de feuillus, caractérisées par de larges feuilles, ont été les plus touchées par les sécheresses composées et par la sécheresse atmosphérique seule.

Les forêts de conifères - pins et épicéas notamment - ont montré un profil différent. Elles souffraient surtout lorsque l’humidité du sol chutait, et résistaient nettement mieux à un air très sec.

Cette divergence tiendrait probablement à la forme des feuilles. Les feuilles larges perdent rapidement de l’eau quand l’air se dessèche, tandis que les aiguilles la retiennent mieux et dépendent davantage de ce que les racines peuvent encore trouver.

Température et pluie en cause

Dans les trois catégories de sécheresse, la météo joue un rôle central. La température et les précipitations ont pesé le plus lourd dans la détermination du moment et du lieu où l’assèchement apparaît, ainsi que dans l’ampleur de la chute de croissance.

Les pertes liées à la sécheresse atmosphérique étaient étroitement associées à la chaleur, car un air plus chaud tend à extraire davantage d’humidité des plantes. Les facteurs conduisant à l’assèchement du sol étaient, eux, plus complexes et variaient selon les régions.

Ce lien avec la chaleur n’a rien d’exceptionnel. D’autres travaux ont montré qu’à mesure que le climat se réchauffe, la capacité de l’air à « tirer » l’humidité des plantes se renforce, accentuant les pertes dues à l’atmosphère mesurées ici.

Une récupération lente

Les dégâts ne s’arrêtent pas au retour des pluies, loin de là. Dans plus de 60% des régions analysées, la végétation mettait plus de temps à se remettre d’une sécheresse composée que d’une sécheresse du sol seule ou d’une sécheresse atmosphérique seule.

Souvent, la récupération complète n’arrivait même jamais. De nombreux territoires ne regagnaient qu’une partie de la croissance perdue avant qu’un nouvel épisode de stress ne survienne, installant un frein durable à l’échelle du paysage.

Les zones ayant subi simultanément ces deux formes d’assèchement en portent clairement la marque.

Ainsi, une analyse d’un épisode sec sévère en 2023 dans le sud-ouest de la Chine a relié des chutes record de la croissance des plantes à ce type précis de stress combiné.

Ce que ces résultats changent

L’élément réellement nouveau tient à la taille de l’écart observé. Pour la première fois à l’échelle mondiale, l’étude attribue un chiffre à la façon dont l’air sec et le sol sec se renforcent mutuellement, bien au-delà de l’effet de l’un ou de l’autre pris séparément.

Chaque année, les plantes du monde retirent de l’atmosphère une part importante des émissions de carbone d’origine humaine, ce qui ralentit le rythme du réchauffement.

Si les sécheresses composées réduisent cette absorption de carbone plus fortement que ce que prévoient les modèles actuels, alors les projections de réchauffement futur pourraient être trop optimistes.

Ces résultats donnent donc une cible plus précise aux chercheurs : les modèles climatiques peuvent désormais intégrer le coût plus élevé des sécheresses qui se chevauchent.

Les responsables de la gestion des forêts et des terres agricoles peuvent également anticiper une reprise lente qui, si elle n’est pas accompagnée, pourrait ne jamais être totale.