L'échange d'eau et de chaleur entre la Terre et son atmosphère détermine les zones climatiques et les écosystèmes, qui à leur tour influencent où les activités humaines essentielles ont lieu.
Bien que les modèles de surface terrestre soient un outil efficace pour simuler ces systèmes, ils peuvent ne pas représenter des règles physiques clés qui contrôlent les processus terrestres. Cependant, une équipe de recherche du Japon a élaboré une nouvelle stratégie pour intégrer la dynamique de l'eau de la colline avec la distribution de différents types de végétation à des échelles fines à travers l'Afrique.
L'étude, «Résoudre l'hétérogénéité des couvertures terrestres le long de la colline améliore la simulation des budgets terrestres et énergétiques», est publié dans Recherche des ressources en eau.
Les résultats démontrent que la simulation était sensiblement plus précise pour faire des prédictions. Cela comprenait l'estimation de la division des précipitations dans l'humidité et l'évaporation du sol, le long de la libération d'eau des plantes et du ruissellement. Cette nouvelle approche peut être utilisée pour éclairer une gestion plus durable des terres et de l'eau dans les systèmes naturels et humains à l'avenir.
« La connaissance empirique nous dit que lorsque la pluie tombe, le mouvement ultérieur de l'eau en termes de ruissellement, d'évaporation et de transpiration est fortement influencé par la topographie et la végétation locales. Cependant, les modèles de surface terrestre antérieurs expliquent rarement ces facteurs », a déclaré Shuping Li, l'auteur principal de l'étude.
« Des simulations précises sont essentielles pour comprendre et prédire l'effet du changement global sur les écosystèmes et la société humaine. »
L'équipe a développé un nouveau schéma qui relie le mouvement potentiel de l'eau avec les modèles de distribution de la végétation, et l'a mis en œuvre dans un modèle de surface terrestre pour représenter la dynamique réaliste de l'eau et l'hétérogénéité de la végétation le long des glins. Dans le cadre de cela, le modèle a divisé la surface terrestre en différentes structures de bande de hauteur pour simuler l'écoulement de l'eau sur différentes parties des vers de collines.
Il y avait quatre paramètres expérimentaux, chacun avec une disposition différente de pente et de végétation, qui utilisait des cadres standardisés de modèles de surface terrestre. Les simulations ont été appliquées dans quatre écosystèmes désertiques et forestiers à travers le continent africain sur une période de 10 ans.
« En appliquant le modèle mis à jour, nous avons constaté que le ruissellement simulé, l'évapotranspiration et l'humidité du sol étaient substantiellement influencés par la combinaison de la dynamique de l'eau de la colline à la vallée et de la végétation de la colline, bien que cela variait avec le type d'écosystème », a expliqué Dai Yamazaki, auteur principal Dai Yamazaki.
« Nos modèles complexes ont reproduit les résultats qui étaient beaucoup plus cohérents avec les données d'observation que les données simples, en particulier pour l'humidité du sol. »
L'équipe a signalé des différences claires dans les budgets de l'eau et de l'énergie en utilisant les nouveaux modèles, qui sont suggérés comme une grande amélioration par rapport aux modèles précédents. Il est à espérer que cette évolution sera utile pour formuler des politiques durables de gestion des terres et de l'eau.
