Interception, évapotranspiration, infiltration : l'action de la forêt sur l'eau
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Une pluie qui tombe sur une forêt ne suit pas le trajet qu'elle suivrait sur un sol nu ou bituminé. Le couvert la retarde, en renvoie une part vers l'air, en laisse une autre gagner lentement le sol, et cette suite de gestes gouverne autant la crue de demain que l'étiage de l'été suivant. 3 mécanismes se conjuguent, l'interception par le feuillage, l'évapotranspiration par les arbres, l'infiltration favorisée par le sol forestier, et il faut les tenir ensemble pour comprendre pourquoi la forêt régule le cycle de l'eau sans jamais le faire de manière simple.
Le feuillage retient une part de la pluie avant qu'elle n'atteigne le sol
L'interception est la fraction des précipitations captée par les feuilles, les branches et l'écorce, qui s'évapore directement depuis la canopée sans jamais toucher le sol. Elle n'est pas marginale. Selon les peuplements et les climats, elle représente couramment entre 10 et 40 % des pluies annuelles, la part montant dans les forêts de conifères, à feuillage persistant et à forte surface d'échange, et lors des petites pluies fréquentes qui mouillent le couvert sans jamais l'égoutter [FO01]. Ce que le feuillage intercepte n'alimente ni le ruissellement ni la nappe, il repart aussitôt dans l'atmosphère, et c'est une première manière, discrète, dont la forêt soustrait de l'eau à l'écoulement de surface tout en humidifiant l'air.
L'arbre pompe l'eau du sol et la restitue à l'air
Au feuillage qui intercepte s'ajoute la transpiration des arbres, qui prélèvent l'eau du sol par leurs racines et la relâchent en vapeur par leurs feuilles. Interception et transpiration forment ensemble l'évapotranspiration forestière, généralement supérieure à celle d'une prairie ou d'une culture, parce que les arbres explorent le sol plus profondément, gardent des feuilles plus longtemps dans l'année et offrent une plus grande surface d'échange avec l'air. Cette eau restituée est de l'eau verte, la fraction des pluies qui transite par le sol et la végétation avant de repartir vers l'atmosphère sans jamais rejoindre une rivière [HY05]. À l'échelle des continents, cette eau verte est majoritaire, de l'ordre des 2 tiers du retour des précipitations à l'air, et la forêt y contribue plus que tout autre couvert.
L'évapotranspiration a une conséquence tangible et locale, le rafraîchissement. En transformant l'eau liquide en vapeur, l'arbre absorbe de l'énergie et abaisse la température de l'air autour de lui, un effet que la synthèse d'Ellison et de ses collègues place au premier plan des services rendus par la forêt face au réchauffement [FO01]. Ce refroidissement par évapotranspiration explique une part de la fraîcheur des sous-bois, et il devient un argument sérieux pour maintenir des arbres en ville, là où les surfaces minérales emmagasinent la chaleur.
Ellison et al. 2017 [FO01] « The substantial body of research we review reveals that forest, water and energy interactions provide the foundations for carbon storage, for cooling terrestrial surfaces and for distributing water resources. Forests and trees must be recognized as prime regulators within the water, energy and carbon cycles. »
Le sol forestier laisse l'eau s'infiltrer
Sous la canopée, le sol lui-même travaille. La litière de feuilles mortes, les racines qui fissurent la terre, l'activité de la faune et des champignons donnent au sol forestier une porosité et une capacité d'infiltration supérieures à celles d'un sol tassé ou cultivé. L'eau qui parvient au sol y pénètre plus vite et plus profond, alimentant les réserves souterraines au lieu de ruisseler en surface. C'est le troisième geste par lequel la forêt régule l'eau, elle transforme une pluie qui, ailleurs, partirait en ruissellement rapide, en une eau lente qui recharge les nappes et soutient les débits d'étiage.
Réguler les crues et les étiages, un effet réel mais nuancé
Aux autres échelles À l'échelle continentale, l'eau que la forêt renvoie à l'air retombe plus loin : voir La forêt fait la pluie. Cette eau restituée est de l'eau verte.
Ces 3 mécanismes nourrissent l'idée répandue que la forêt écrête les crues et soutient les étiages. L'idée est juste, mais elle demande d'être maniée avec prudence. Sur les petits bassins et les crues fréquentes, l'interception et l'infiltration atténuent bien les pointes de débit, parce que le couvert retarde l'arrivée de l'eau et que le sol en absorbe une partie. L'effet s'amenuise pourtant sur les crues extrêmes, quand le sol est saturé et le couvert détrempé, car la forêt ne dispose plus alors de réserve pour retenir l'eau supplémentaire. Attribuer à la forêt une protection contre toutes les inondations serait donc excessif.
Le soutien des étiages est plus ambigu encore. La forêt favorise l'infiltration, ce qui recharge les nappes et peut soutenir les débits de basse eau, mais elle consomme aussi beaucoup d'eau par évapotranspiration, ce qui les diminue. Le solde dépend du climat, du sol, de l'essence et de l'âge du peuplement, et il n'a rien d'automatique. Dans les régions où l'eau manque, un boisement dense peut assécher les cours d'eau plutôt que les soutenir, une leçon que donne la revégétalisation du plateau de Loess, traitée à part (voir Reboiser n'est pas toujours rendre de l'eau). Ce que la forêt régule, elle ne le régule donc pas dans un seul sens ; elle déplace l'eau entre le ruissellement, le sol, la nappe et l'atmosphère, et c'est l'équilibre de ce partage, propre à chaque lieu, qui décide de l'effet sur les rivières.
