Une zone humide naturelle évapore davantage qu'un étang, contrairement aux idées reçues (Al Domany et al 2020)

Une étude de quatre chercheurs de l'université d'Orléans sur un site à étang artificiel et zone humide naturelle du Limousin montre que le bilan hydrique d'un étang en terme d'évaporation est meilleur que celui de la zone humide. Les scientifiques soulignent que leur observation va à l'encontre des discours tenus par certains gestionnaires publics de l'eau, qui militent aujourd'hui pour la destruction des retenues et canaux au nom de la continuité écologique, de la renaturation ou du changement climatique. Ce travail, fondamental, remet en question la robustesse et la sagesse des choix opérés en matière de suppression des ouvrages humains des bassins versants. C'est un sujet grave à l'heure où le changement climatique rend incertain l'avenir de la ressource en eau pour la société et le vivant. Le débat français sur les ouvrages hydrauliques a été grevé dès le départ par des préjugés, avec déjà dans le passé récent des assertions fausses sur l'auto-épuration. Cela continue aujourd'hui avec des généralités inexactes sur l'évaporation et les sécheresses. Une politique publique ne peut inspirer la confiance si elle repose sur de tels procédés. Nous devons exiger un débat démocratique et des expertises contradictoires sur la question de la continuité écologique et, plus largement, sur les attendus de "renaturation" des bassins versants. Et d'ici là, protéger les milieux menacés par des choix mal informés.

Mohammad Al Domany, Laurent Touchart, Pascal Bartout et Quentin Choffel (Université d’Orléans, Laboratoire CEDETE) travaillent notamment sur les milieux lentiques des étangs et plans d'eau. L'équipe vient de publier un travail sur le Limousin, dont nous proposons ici une synthèse. L'article comporte aussi des développements de recherche sur le calcul et la modélisation de l'évapotranspiration en fonction des couverts végétaux, non évoqués ici car intéressant le public expert.

Le constat : les autorités publiques de l'eau critiquent l'évaporation estivale des plans d'eau et étangs sans mesure de l'évaporation des autres milieux
"«En région Poitou-Charentes, Pays de Loire et Centre, les très nombreux plans d’eau situés en tête de bassin-versant accentuent fortement l’intensité des étiages, d’autant plus que ceux-ci ont le plus souvent été aménagés sur d’anciennes zones humides» (Boutet-Berry et al., 2011, p. 27). Cette affirmation de l’Office national de l’eau et des milieux aquatiques (devenu AFB depuis) représente le discours officiel des autorités françaises, exprimé de la même manière dans les documents internes des agences de l’eau, des syndicats de bassin, des schémas d’aménagement et de gestion des eaux ou encore des contrats de rivière. La justification répétée de cette assertion se trouve être que les étangs du centre- ouest de la France évaporeraient en moyenne, en été, un demi-litre par seconde par hectare, soit la perte d’une tranche d’eau de cent trente millimètres par mois. Or il manque dans ces documents une comparaison avec les autres milieux géographiques. En effet, la perte d’eau, ou «la forte accentuation de l’étiage» n’est pas une question absolue, mais relative. L’étang évapore certes, mais la zone humide (ZH) qui existait avant la mise en eau de l’étang ou qui reprendra sa place après «l’effacement», prôné par les autorités, évapotranspirera elle aussi. Si mise en accusation de l’étang il doit y avoir, elle ne peut se fonder sur son évaporation, mais sur l’éventuelle surévaporation qui se produit en dépassement de l’évapotranspiration (ET) du terrain qui a existé ou existera en lieu et place de la nappe d’eau libre."

Les résultats en recherche internationale : les surfaces de plans d'eau n'évaporent pas toujours davantage que des milieux naturels végétalisés
"À l’échelle mondiale, dans différents milieux climatiques, un certain nombre de chercheurs ont montré depuis longtemps que l’évaporation d’une nappe d’eau libre n’était pas forcément supérieure à l’ET d’un terrain humide où les plantes ne souffrent pas de stress hydrique. En Floride, certains ont noté que l’évaporation d’un plan d’eau était supérieure à l’ET des plantes de ZH pendant la saison de repos végétatif, mais qu’elle lui était inférieure quand les plantes se trouvaient dans leur stade de croissance maximale (DeBusk et al., 1983). En Égypte, A. Rashed et ses collaborateurs (2014) ont quantifié par des mesures directes le fait que l’évaporation d’une surface d’eau libre était toute l’année inférieure à l’ET des plantes de ZH. En Floride, les plantes étudiées étaient la Jacinthe d’eau et la Petite Lentille d’eau, en Égypte, il s’agissait des deux mêmes, auxquelles s’ajoutaient la Massette, le Roseau et le Millet rampant.
Dans la zone tempérée européenne, de nombreux résultats sont analogues. Que ce soit en Russie occidentale (Uryvaev, 1953), en Allemagne (Gessner, 1959, Herbst et Kappen, 1999), en Roumanie (Stan et al., 2016), l’évaporation des petits lacs naturels (de la taille des étangs artificiels français) est plus faible que l’ET des hélophytes selon un rapport variant entre 1,5 et 3 à l’échelle annuelle. Dans les petits plans d’eau d’Allemagne du nord (Herbst et Kappen, 1999), l’évaporation a été inférieure à l’ET lors de trois des quatre années de mesures. En Roumanie, dans le cas du lac Caldarusani, l’évaporation estivale était de 4,3 mm/j, cependant que l’ET des plantes était de 10,3 mm/j."

Plan des sites étudiés, Extrait de Al Domany et al 2020, art cit.

Le site étudié : étang et sagne en Haute-Vienne
"À l’intérieur de la Haute-Vienne, le site d’étude se trouve précisément à une dizaine de kilomètres au sud-est de Limoges, sur les communes de Feytiat et Eyjeaux. Il s’agit, en tête de bassin d’un ruisseau affluent de la Valoine, elle- même se jetant dans la Vienne quelques kilomètres en aval, de la chaîne des cinq étangs du Petit Crouzeix, précédée d’une sagne. Celle-ci, formée d’une jonchaie, provient d’un ancien étang, rompu dans les années 1970. Les mesures quotidiennes d’évaporation prises entre le 1er mars et le 30 septembre 20185 ont été effectuées sur celui des cinq plans d’eau situé le plus en aval, l’étang des Halbrans, celles d’ET du jonc sur la prairie humide située à l’amont, la sagne de Chantecaille. Les deux sites de mesures, en continuité topographique (même vallon) et hydrographique (même ruisseau), se trouvent à seulement 1 km de distance. Ils sont soumis au «climat océanique altéré» (température moyenne annuelle supérieure à 11 °C, précipitations dépassant 700 mm/an) de la classification de Joly et al. (2010). Les précipitations y tombent tout au long de l’année avec un minimum en saison estivale et un maximum de saison hivernale."

Le résultat des mesures : l'étang améliore la disponibilité en eau
"Dans le cadre d’une année 2018 plus chaude que la normale, dont le printemps était pluvieux, favorisant une ET maximale des plantes, et l’été sec, provoquant une évaporation maximale des nappes d’eau libres, nos mesures sur les sept mois allant de mars à septembre ont montré que la sagne de Chantecaille perdait près d’une fois et demie plus d’eau que l’étang situé à côté. Sur cette période, les coefficients culturaux moyens du jonc et du gazon ont été respectivement de 1,35 et 1,48. Ainsi, dans les conditions précitées, un étang ne provoque pas de surévaporation et de diminution de la ressource en eau, mais il augmente au contraire la disponibilité en eau du milieu, alors qu’une ZH la réduit, car elle évapotranspire plus en direction de l’atmosphère. De même, le décalage temporel potentiellement généré par l’étang pour la reprise de l’écoulement en aval de celui-ci en période d’étiage est infime par rapport à une ZH saturée en eau."

Comparaison de l'étang et de la zone humide naturelle. Les variations quotidiennes de l’évaporation et de l’évapotranspiration mesurées à l’étang des Halbrans et à la sagne de Chantecaille entre le 1er mars et le 30 septembre 2018. Extrait de Al Domany et al 2020, art cit.

La synthèse du travail
"Malgré la rareté des études reposant sur des méthodologies scientifiques rigoureuses pour estimer la quantité d’eau perdue des étangs français via l’évaporation, les autorités les considèrent comme une cause majeure de l’étiage estival du chevelu hydrographique de tête de bassin. L’évaporation des étangs enregistre ses taux les plus élevés en été, mais les études antérieures avaient négligé la quantité d’eau pouvant être perdue par l’évapotranspiration des plantes qui remplaceraient ces étangs s’ils étaient effacés. Dans cette recherche nous adaptons une approche basée sur l’éventuelle surévaporation qui se produit en dépassement de l’évapotranspiration du terrain qui a existé ou existera en lieu et place de la nappe d’eau libre. Des mesures directes de l’évaporation d’un étang et de l’évapotranspiration des plantes occupant le fond d’un ancien étang rompu ont été prises entre le 1er mars et le 30 septembre 2018 en Limousin. Les résultats montrent que la prairie humide a perdu 1,37 fois la quantité d’eau perdue par l’étang voisin. Concernant l’évapotranspiration, la comparaison entre les calculs des formules mathématiques et les mesures prises in situ montrent que la méthode de Penman-Monteith ne prend pas en considération le stade végétatif des plantes. Concernant l’évaporation, la formule « Aldomany » donne des valeurs proches des mesures réalisées sur l’étang, l’écart moyen n’étant que de 6,4 %. Les méthodes mathématiques utilisées dans cette recherche peuvent fournir des estimations acceptables de l’évapotranspiration réelle des prairies humides si le coefficient cultural calculé dans cette étude (1,37) est pris en considération."

Discussion
Ce travail tout à fait fondamental de Mohammad Al Domany et de ses collègues nous dit que le discours binaire souvent entendu de la part des représentants de l'administration et des syndicats de rivière — l'ouvrage hydraulique est toujours mauvais, la solution fondée sur la nature est toujours bonne — est imprécis, voire inexact. Et dangereux à l'heure où le changement climatique est en train de bouleverser les conditions de température et de précipitation de nos bassins versants. Comme l'écrivent les auteurs : "en termes de politique française de l’eau et d’aménagement du territoire limousin, la préconisation d’effacer les étangs en arguant de leurs effets supposément négatifs dont la diminution de la ressource en eau mérite donc d’être fortement nuancée et de s’appuyer sur plus de données scientifiques rigoureuses."

Ce sujet doit être interprété à la lumière d'une certaine dérive des politiques de l'eau en France.

Au cours des années 1990, les services du ministère de l'écologie et des agences de l'eau ont développé une nouvelle doctrine de gestion publique des rivières. A côté de la lutte contre les pollutions des cours d'eau par des composés chimiques de synthèse, l'administration a développé le schéma d'une "restauration écologique" qui inclut également des dimensions morphologiques et hydrologiques (voir Morandi 2016). A la base théorique de ce schéma, on trouve une opposition entre un milieu naturel sans humain, qui serait une référence du fonctionnement normal et souhaitable d'un bassin versant, et un milieu modifié par l'humain, qui serait une dégradation par rapport à l'état idéal ancien des milieux. Une des conséquences de cette nouvelle orientation a été la désignation des ouvrages hydrauliques (barrages, chaussées de moulins, digues d'étangs et plans d'eau) comme des problèmes supposément graves de l'écologie aquatique.

Au lieu d'assumer cette option pour ce qu'elle, à savoir d'abord un choix normatif, idéologique, sur ce que devrait être "la nature" et ici la rivière, les services techniques des administrations de l'eau ont prétendu que leur choix apportait toujours des gains objectifs de fonctionnalités écologiques et de services rendus par les écosystèmes à la société. En d'autres termes, il ne s'agissait pas seulement d'une vision particulière de la nature et de ce que devrait être la nature, mais aussi d'un intérêt général de la société qui trouverait de nombreux avantages à faire disparaître des lacs, des étangs, des canaux, des biefs et autres "anomalies" par rapport à un milieu naturel.

Ce discours a fini par devenir dogmatique, et trompeur. Ainsi, des services publics comme l'Onema (aujourd'hui OFB) ou les agences de l'eau ont prétendu que les ouvrages en rivières nuisaient à l'auto-épuration des polluants de l'eau, alors que c'est faux, comme cela a fini par être reconnu. Pareillement, il y a eu un déni de l'existence d'une biodiversité propre aux milieux aquatiques et humaines d'origine humaine : la soi-disant absence d'intérêt des canaux, étangs et plans d'eau pour la faune et la flore a été assénée et l'est encore en absence de toute mesure systématique de terrain. Or, la recherche scientifique européenne et internationale a amplement démontré le contraire. Que les ouvrages artificiels présentent certaines nuisances pour certaines espèces est une chose bien établie par la recherche en écologie et en histoire environnementale, mais prétendre qu'ils ne forment pas eux-mêmes de nouveaux écosystèmes à étudier comme tels n'a plus rien de scientifique.

Loin de reconnaître leurs imprécisions, erreurs et dans certains cas manipulations de l'information, certaines administrations persistent. Comme le changement climatique est devenu la première urgence publique en écologie au cours des dix dernières années, de nouveau éléments de langage sont apparus. Le problème des ouvrages ne serait plus leur (fantaisiste) nuisance à l'auto-épuration des rivières, mais le fait qu'ils évaporeraient l'eau, aggraveraient les sécheresses et nuiraient donc à la ressource comme au vivant. A cela s'opposerait la "solution fondée sur la nature", qui aurait forcément toutes les vertus et apporteraient à la société davantage de bienfaits, notamment en matière de rétention d'eau toute l'année et de lutte contre les étiages sévères. Sur ce sujet, des chercheurs conseillers des agences de l'eau se laissent parfois aller à des représentations trop simplifiées voire orientées de la recherche. Or, l'effet est catastrophique pour la suite : ce qui est émis comme hypothèse ou généralité au sommet des administrations devient vite un dogme au bord des rivières, où les élus comme les techniciens n'ont ni les bases de connaissance ni de toute façon les outils pour contrôler certaines assertions.

Pour les associations de protection de ouvrages hydrauliques, de leurs patrimoines et de leurs milieux, deux actions sont nécessaires :

• assurer dans l'urgence la protection des sites menacés par des destructions, pas seulement au nom du paysage, du bâti et des usages, mais aussi aussi parce que l'on fait disparaître des milieux aquatiques et humides,
• exiger la mise en place d'expertises scientifiques pluridisciplinaires, et si besoin contradictoires, sur la question des rivières et des plans d'eau, en particulier une vraie  politique de collecte de données et de recherche sur les nouveaux écosystèmes créés par l'usage humain millénaire des cours d'eau.

Référence : Al Domany M et al (2020), Une zone humide perd-elle autant, moins ou davantage d’eau par évapotranspiration qu’un étang par évaporation ? Etude expérimentale en Limousin, Annales de géographie, 731, 83-112

Illustration, en haut : un étang en Haute Vienne, Babsy, CC 3.0