Quantifier l’évapotranspiration sur de petites surfaces végétalisées

Les solutions fondées sur la nature se développent dans les milieux urbains. Les surfaces végétalisées se multiplient, et ont un impact sur le cycle de l’eau. Afin de permettre la mesure du phénomène d’évapotranspiration sur de petites surfaces de moins de 500 m² comme celles que l’on trouve en ville, le projet de recherche ECOPS évaluera deux méthodes de mesure.

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Mesurer l’impact des surfaces végétalisées sur le cycle de l’eau

Le développement des surfaces végétalisées en ville (toitures végétalisées, parkings perméables, noues, jardins de pluie…) répond à plusieurs besoins, comme l’adaptation au changement climatique, la préservation de la biodiversité ou une meilleure gestion de l’eau de pluie en limitant le ruissellement. Pour optimiser l’impact de ces surfaces sur le cycle de l’eau, il est important de pouvoir mesurer le phénomène d’évapotranspiration sur ces surfaces.

C’est l’objectif du projet de recherche ECOPS, coordonné par le Cerema et dont les partenaires sont l'Institut de Recherche en Sciences et Techniques de la Ville (IRSTV) de Nantes, le Laboratoire de Météorologie Dynamique (LMD) et L’Institut des Géosciences de l’Environnement de Grenoble (IGE).

Quantifier ce phénomène d’évapotranspiration sur les surfaces végétalisées urbaines sera utile dans plusieurs domaines :

• Evaluer l’effet sur les débits et les volumes de ruissellement d’eau de pluie, ce qui peut intéresser les gestionnaires de réseaux d’assainissement qui promeuvent des techniques alternatives végétalisées.
• Evaluer l’impact de ces surfaces sur la réduction du phénomène d’ilot de chaleur urbain et sur le rafraichissement de l’air en ville.

Cependant, il n’existe actuellement pas  de méthode fine de quantification de cette évapotranspiration sur les petites superficies, entre 100 et 500 m², d’autant qu’il s’agit d’un phénomène très variable selon la période de l’année et le moment de la journée, mais aussi selon le sol ou le type de végétation.

Evaluer les capteurs et définir une méthode de mesure

Parmi les missions du projet ECOPS, des mesures d’évapotranspiration seront réalisées en continu et sur le long terme, cela sur différents types de surfaces.

Mesure d'évapotranspiration à 80 cm du sol

La méthode généralement utilisée, mais qui a été développée pour de grandes surfaces telles que les champs ou les forêts, est la méthode de l’Eddy-Covariance (EC), qui permet d’estimer le flux d’évapotranspiration à partir de mesures à haute fréquence de vitesse verticale du vent et de vapeur d'eau dans l'air.

Le projet ECOPS vise à évaluer la performance de cette instrumentation pour de petites surfaces, et à déterminer si cette méthode de mesure peut être adaptée aux surfaces de 100 à 500 m².

La mesure EC sera testée sur une surface végétalisée de référence (par exemple une prairie) afin de déterminer si les capteurs disponibles sont efficaces pour mesurer la turbulence à une faible hauteur (1 mètre et moins) au-dessus de la surface végétalisée.

En complément, une méthode lysimétrique sera testée, appliquée à un bâtiment, pour mesurer les variations de charge liées au déstockage d’eau d’une toiture végétalisée par évapotranspiration et comparée avec la mesure par EC sur cette toiture.

Le projet permettra de savoir si la méthode EC est applicable pour la mesure d’évapotranspiration pour les surfaces végétalisées que l’on trouve généralement en ville (toitures végétalisées, jardins de pluie.. ), ou si le développement de nouveaux capteurs est nécessaire.

Ce travail est en partie réalisé dans le cadre de la thèse de Clarisse Abiven, qui a été interviewée par France Culture dans l’émission "La méthode scientifique" le 11 décembre 2019. Cette thèse qui porte sur la mesure de l’évapotranspiration sur les petites surfaces urbaines et permettra de confirmer si  q la méthode Eddy covariance est adaptée à la mesure de l’évapotranspiration de petites surfaces.  

Le projet ECOPS a été sélectionné dans le cadre du programme EC2CO "Initiative Structurante Ecosphère Continentale et Côtière" du CNRS.

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Crédit photo : Arnaud Bouissou - Terra