A Calcul de l’évapotranspiration et de l’évaporation
L’évapotranspiration correspond au processus décrivant le transfert d’une quantité d’eau de la surface terrestre vers l’atmosphère par la combinaison de l’évaporation et de la transpiration des plantes ; il s’agit d’un processus biophysique. On distingue l’évapotranspiration potentielle de l’évapotranspiration réelle. La première postule une disponibilité absolue de l’eau quand la seconde prend en compte les limitations hydriques du milieu étudié.
Ce paramètre est nécessaire au calcul des bilans hydriques et hydrologiques.
L’évapotranspiration potentielle (eq. (A.1)) et réelle ont été calculées de manière empirique (méthode de Thornthwaite) par Faillat (1998) pour l’ensemble des entités hydrologiques présentes à Guissény. Le même calcul a été effectué avec les données météo-france à la station de Brignogan, les résultats obtenus sont comparables à ceux de Faillat. En conséquence de la simplicité du modèle, basée uniquement sur les températures et la latitude, les valeurs restent peu représentatives.
\[\begin{equation} ET = \frac{4}{3}DL\left(\frac{10T_m}{I} \right)^{K} \tag{A.1} \end{equation}\]Où \(K = 0,49 + 1,8(I/100)-0,77(I/100)^2+0,67(I/100)^3,~~I=\sum^{12}_{k=1}\left( \frac{T_k}{5} \right)^{1,51}\) avec \(T_k\) est la moyenne mensuelle des températures (Oudin et al., 2005).
Dans un second temps, la station de Brignogan ne possédant pas les données nécessaires à un calcul plus précis de l’évapotranspiration, nous avons utilisé les données de la station de Ploudalmézeau, situés à environ 19 km au Sud-Ouest de Guissény. La figure A.1 présente le diagramme ombrothermique à cette station.
Figure A.1: Diagramme ombrothermique à la sation de Ploudalmézeau
La station de Ploudalmézau est globalement plus arrosée que celle de Brignogan, les températures, quant à elle, sont similaires. Un test de student a été effectué pour comparer les moyennes mensuelles des températures et des précipitations aux deux stations. Aucune différence significative (\(\alpha = 0,95\)) n’a été conclue – il convient tout de même de rester prudent dans l’interprétation des données.
La méthode de Penman (eq. (A.2)) a été utilisée pour calculer l’évapotranspiration à la surface de l’étang – il s’agit plutôt d’un calcul de l’évaporation, car la formule prend comme surface de référence une eau libre. Les variables climatiques nécessaires à sa mise en oeuvre sont : la température maximale et minimale, le taux d’humidité relative maximale et minimale, la vitesse moyenne du vent et l’ensoleillement global.
\[\begin{equation} ET = \frac{\Delta}{\Delta + \gamma} + \frac{R_n}{\lambda} + \frac{\gamma}{\Delta + \gamma} E_{\alpha} \tag{A.2} \end{equation}\]Où \(\Delta\) est la pente de la courbe de pression de vapeur en \(kPa°C^{-1}\), \(\gamma\) la constante psychrométrique en \(kPa°C^{-1}\) et \(R_n\) la radiation solaire nette sur la surface évaporative en \(MJm^{-2}.jour^{-2}\) (Guo et al., 2016).
La figure A.2 présente les moyennes mensuelles obtenues par la méthode Penman à l’aide des packages R Evapotranspiration (Guo et al., 2022) et SPEI (Beguería & Vicente-Serrano, 2017), les valeurs obtenues par la méthode de Thornthwaite à Ploudalmézeau et à Brignogan sont également représentées. Deux packages sont utilisés afin de pouvoir effectuer une comparaison entre les résultats obtenus.
Figure A.2: Résultats des calculs de l’évapotranspiration et de l’évaporation
La méthode de Thornthwaite n’utilisant que les températures et la latitude comme entrée, les deux graphiques produits à partir de celle-ci sont équivalents. La moyenne annuelle est d’environ 55 \(mm\), avec un maximum à \(\sim\) 100 \(mm\) en juillet et un minimum à \(\sim\) 23 \(mm\) en janvier.
La méthode de Penman, calculable uniquement à Ploudalmézeau — comme précisé plus haut —, produit des valeurs moins étendues et une distribution temporelle différente de celle obtenues avec la méthode Thornthwaite. Les deux fonctions utilisées, Evapotranspiration::ET.penman et SPEI::penman, produisent des valeurs également sensiblement différentes bien que les courbes soient globalement similaires. Dans les deux cas, septembre est identifié comme le mois où la valeur de l’évaporation est maximale (SPEI \(\sim\) 49 \(mm\) et Evapotranspiration \(\sim\) 45 \(mm\)), le minimum se produit en février avec SPEI (\(\sim\) 31 \(mm\)) et en décembre avec Evapotranspiration (\(\sim\) 36 \(mm\)). La moyenne annuelle de l’évaporation obtenue avec Evapotranspiration est de \(\sim\) 40 \(mm\) et avec SPEI de \(\sim\) 38 \(mm\). La particularité des valeurs obtenues réside dans la diminution de l’évaporation après un maximum local au mois d’avril.
En 1998, Faillat questionnait les résultats du bilan hydrique réalisé en posant l’hypothèse d’une surestimation de l’ETP par la méthode de Thornthwaite. Les résultats obtenus par la méthode Penman semblent valider cette hypothèse.
Notons que les résultats obtenus avec l’équation de Penman restent limités, car ils concernent une station relativement éloignée de Guissény (\(\sim\) 19 km) avec des conditions climatiques sensiblement différentes.