Pourquoi la limite de l’évapotranspiration rend nos ressources en eau plus sensibles au changement climatique

|Publication|

Rotenberg, E., Tatarinov, F., Muller, J.D. et al. 2025. Evapotranspiration saturation amplifies climate sensitivity of terrestrial water yield. Nat Commun 16, 11577. https://doi.org/10.1038/s41467-025-66570-6

Le Québec est souvent perçu comme un territoire riche en eau. Fleuves, rivières, lacs et nappes phréatiques semblent abondants et stables. Pourtant, une étude récente publiée dans la revue scientifique Nature Communications invite à revoir cette impression. Elle montre que, sous l’effet du changement climatique, l’eau réellement disponible sur les continents — y compris au Québec — pourrait devenir plus instable et plus sensible aux variations climatiques qu’on ne le pensait. Au cœur de cette découverte se trouve un processus clé du cycle de l’eau : l’évapotranspiration.

Un équilibre fragile entre pluie, végétation et eau disponible

Lorsqu’il pleut, toute l’eau ne reste pas au sol. Une grande partie retourne rapidement dans l’atmosphère par évaporation et par la transpiration des plantes. On appelle ce processus l’évapotranspiration. À l’échelle mondiale, il consomme en moyenne plus de 60 % des précipitations annuelles sur les continents. Ce qui reste constitue le rendement hydrique (water yield) : l’eau qui alimente les rivières, recharge les nappes phréatiques, maintient l’humidité des sols et soutient les besoins des écosystèmes et des sociétés humaines. Pendant longtemps, on a supposé que lorsque les précipitations et les températures augmentaient, l’évapotranspiration augmentait aussi indéfiniment, permettant au système de s’ajuster relativement souplement aux changements climatiques. L’étude remet en question cette idée.

💧 Quelques définitions simples

Précipitations (P) : pluie et neige

Évapotranspiration (ET) : eau qui repart dans l’atmosphère → évaporation du sol + transpiration des plantes

Rendement hydrique (WY) :

👉 WY = précipitations – évapotranspiration

👉 c’est l’eau réellement disponible pour les rivières, les nappes et les usages humains

Une limite naturelle à l’évapotranspiration

En analysant des données couvrant l’ensemble de la planète, les auteurs montrent que l’évapotranspiration issue des écosystèmes terrestres atteint un plafond relativement constant, quel que soit le climat ou le biome. Autrement dit, les plantes et les sols ont une capacité maximale pour renvoyer de l’eau dans l’atmosphère. Une fois cette limite atteinte, des pluies supplémentaires ne se traduisent plus par une augmentation de l’évapotranspiration, contrairement à ce que prévoyaient les modèles hydrologiques classiques. Cette saturation a une conséquence majeure : toute variation des précipitations se reflète beaucoup plus fortement dans l’eau restante, c’est‑à‑dire le rendement hydrique.

🔬 Ce qui explique le plafonnement de l’évapotranspiration

L’analyse montre que l’évapotranspiration des écosystèmes atteint un plafond robuste autour de 480 ± 210 mm par an, une valeur nettement plus faible que celle prédite par les modèles hydrologiques classiques de type Budyko, basés sur l’énergie disponible et l’apport en eau. Cette observation a une implication majeure : l’évapotranspiration n’est pas uniquement contrôlée par l’atmosphère, comme la quantité de pluie ou l’énergie solaire reçue. Elle est aussi fortement régulée de l’intérieur des écosystèmes, notamment par la physiologie des feuilles et par la production primaire brute (GPP), c’est‑à‑dire la quantité de carbone que les plantes assimilent par photosynthèse.

Et les modèles de Budyko, c’est quoi ?

Les modèles de type Budyko sont des outils utilisés en hydrologie pour expliquer comment la pluie se partage entre l’eau qui s’évapore et l’eau qui reste disponible (rivières, nappes). Ils supposent que l’évapotranspiration est limitée par deux grands facteurs externes : l’apport en eau (les précipitations), et l’apport en énergie (le rayonnement solaire, via l’énergie disponible pour évaporer l’eau). Selon ces modèles, dans les régions sèches, l’eau limite l’évapotranspiration, tandis que dans les régions humides, c’est l’énergie qui devient le facteur limitant. L’étude montre toutefois que cette vision est incomplète, car elle ne tient pas compte des limites biologiques des plantes, qui imposent un plafond bien avant ces limites théoriques.

Un amplificateur des effets du changement climatique

Cette rigidité de l’évapotranspiration agit comme un amplificateur des changements climatiques. Dans les régions où les précipitations augmentent, l’excédent se transforme plus directement en ruissellement et en crues. Dans les régions où elles diminuent, l’eau disponible s’effondre plus rapidement, parfois jusqu’à atteindre des seuils où les écosystèmes ne peuvent plus se maintenir. Les auteurs montrent que ce phénomène est déjà observable dans les données actuelles et qu’il se renforce dans les projections climatiques futures. Le rendement hydrique apparaît ainsi comme un indicateur beaucoup plus sensible et pertinent que la pluie seule pour évaluer les impacts du climat sur les ressources en eau.

Ce que cela signifie concrètement pour le Québec

Appliquées au Québec, ces conclusions permettent de mieux comprendre certaines tendances déjà observées. Au printemps, les précipitations augmentent et la fonte des neiges s’accélère. Or, les sols sont souvent encore gelés ou rapidement saturés. Dans ces conditions, l’évapotranspiration atteint vite sa limite naturelle. L’eau excédentaire s’écoule alors en surface, alimentant rapidement les rivières et augmentant la fréquence des inondations. Ce surplus d’eau, cependant, ne contribue pas efficacement à la recharge des nappes phréatiques. L’infiltration est limitée, et l’eau quitte le territoire trop rapidement pour alimenter les réservoirs souterrains, pourtant essentiels pour soutenir les cours d’eau durant l’été.

En période estivale, la situation s’inverse. Les températures plus élevées accroissent la demande évaporative de l’atmosphère. Une grande partie des pluies est consommée presque immédiatement par la végétation et l’évaporation, laissant peu d’eau disponible pour s’infiltrer en profondeur. La recharge des nappes devient plus faible et plus irrégulière, ce qui contribue à la baisse des débits des rivières en fin d’été et à des baisses de niveau de nappe dans les puits privés et les prises d’eau municipales. Ainsi, même si le total annuel de précipitations reste élevé, le décalage entre le moment où l’eau tombe et celui où elle peut être stockée efficacement fragilise le système hydrologique.

Toute variation des pluies se répercute directement et fortement sur l’eau disponible. Lorsque l’évapotranspiration plafonne, le rendement hydrique (WY) devient plus variable, plus sensible et moins prévisible face au changement climatique.

À retenir

L’eau disponible ne dépend pas uniquement de la quantité de pluie, mais de ce que les écosystèmes sont capables d’en faire. Le changement climatique ne modifie pas seulement les précipitations ; il révèle aussi les limites physiques et biologiques du cycle de l’eau. Même dans une région riche en eau comme le Québec, ces limites peuvent transformer l’abondance apparente en vulnérabilité réelle. C’est précisément ce que cette étude met en lumière : pour mieux anticiper les impacts climatiques, il faut regarder non seulement combien d’eau tombe, mais combien peut réellement être stockée et utilisée durablement.