SWI et période de croissance de la culture

Afin de vérifier l’hypothèse avancée précédemment, c’est-à-dire : la capacité au champ ne serait pas toujours atteinte en sortie d’hiver, j’ai analysé l’indice d’humidité du sol

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(Wilhite et Glantz, 1985), le « Soil Wetness Index » (SWI), simulé par le LDAS. Celui-ci est définit selon l’équation 10, avec Wg, l’humidité du sol ; Wwilt, le point de flétrissement, Wfc, la capacité au champ :

𝑆𝑊𝐼 = 𝑊𝑔 − 𝑊𝑤𝑖𝑙𝑡 𝑊𝑓𝑐 − 𝑊𝑤𝑖𝑙𝑡

(10)

Lorsque celui-ci est égal à 1, cela signifie que la capacité au champ est atteinte. Lorsque celui-ci est égale à 0, le point de flétrissement est atteint, la plante n’est plus en capacité d’absorber l’eau du sol.

5.3.1 Etats-Unis

La Figure V.39 présente le cycle annuel moyen de LAI satellitaire désagrégé correspondant à chaque valeur de réserve utile « modèle LAI » utilisée.

L’émergence de la culture se produit en moyenne au mois d’avril. La phase de croissance se poursuit généralement jusqu’au mois d’août où le pic de LAI est atteint. La phase de croissance est plutôt longue comparé à ce qui a été observé en France ou le pic de LAI est généralement atteint au mois de juin.

Figure V.39 Cycle annuel moyen du LAI satellitaire désagrégé pour chaque valeur de MaxAWC « modèle LAI » pour la période 1999-2013 aux Etats-Unis

La Figure V.40 montre les séries temporelles des valeurs médianes du SWI simulé par le LDAS pour les points correspondant à la plus faible (60 mm) et la plus forte valeur (140 mm) de MaxAWC « modèle LAI » pour les Etats-Unis.

Relation entre la moyenne des précipitations et MaxAWC « modèle LAI »

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Figure V.40 Séries temporelles des valeurs médianes du SWI simulé par le LDAS pour les points correspondant à une valeur de MaxAWC « modèle LAI » de 60 mm (rouge) et 140 mm (bleu), pour la période 2000-

2005 aux Etats-Unis

La moyenne des SWI au mois de mars, juste avant la période d’émergence de la culture, est de 0.50 pour les points correspondant à une valeur de MaxAWC « modèle LAI » de 60 mm, et de 0.42 pour les points correspondant à une valeur de MaxAWC « modèle LAI » de 140 mm.

La capacité au champ n’est donc pas systématiquement atteinte en sortie d’hiver. La quantité d’eau disponible pour la plante pendant la phase de croissance provient des précipitations se produisant au printemps. Ceci expliquerait que la réserve utile évolue en fonctions des précipitations.

La Figure V.41 illustre la dynamique annuelle du SWI simulé par ISBA-A-gs ainsi que le cycle annuel moyen de LAI satellitaire sur la période 1999-2013 pour l’Etat de l’Ohio et la France. Pour l’Etat de l’Ohio, le SWI évolue très peu au cours de l’année. Le lien entre SWI et cycle de la végétation n’est pas établit dans ce cas. De plus, on remarque que la capacité au champ n’est jamais atteinte, traduisant le fait que la quantité d’eau présente dans le sol ne constitue pas la réserve maximale en eau disponible pour la plante. L’eau utilisée par la plante provient donc directement des précipitations survenant lors de la période de croissance. En revanche, pour la France, on observe une grande variabilité du SWI simulé au cours de l’année. En sortie d’hiver, la capacité au champ est atteinte. La réserve en eau du sol est à son maximum, la plante dispose de toute l’eau nécessaire pour son développement. Au début du printemps, la plante commence à se développer. Ceci est accompagné d’une diminution des valeurs de SWI traduisant l’extraction de l’eau du sol par la plante. A la fin de l’été, les valeurs de SWI sont très faibles, la plante a utilisé la totalité de l’eau présente dans le sol. Les pluies survenant à l’automne permettent de recharger le sol en eau comme l’illustre l’augmentation des valeurs du SWI à l’automne.

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Figure V.41 SWI mensuel simulé et cycle annuel du LAI satellitaire pour l'Etat de l'Ohio (en haut) et la France (en bas)

5.3.2 Ukraine

La Figure V.42 montre le cycle annuel moyen du LAI satellitaire désagrégé pour les points correspondant à des valeurs de MaxAWC « modèle LAI » de 30 mm, 50 mm et 70 mm. Le début de la période de croissance correspond généralement au mois de mai. Celle-ci se termine lorsque le pic de LAI se produit au mois de Juillet.

Relation entre la moyenne des précipitations et MaxAWC « modèle LAI »

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Figure V.42 Cycle annuel moyen du LAI satellitaire désagrégé pour la période 1999-2013 correspondant aux valeurs de MaxAWC « modèle LAI » en Ukraine

La Figure V.43 montre les séries temporelles des valeurs médianes du SWI simulé par le LDAS pour les points correspondant à la plus faible (30 mm) et la plus forte valeur (70 mm) de MaxAWC « modèle LAI » pour l’Ukraine.

Figure V.43 Séries temporelles des valeurs médianes du SWI simulé par le LDAS pour les points correspondant à une valeur de MaxAWC « modèle LAI » de 30 mm (rouge) et 70 mm (bleu), pour la période 2000-

2005 en Ukraine

Les valeurs de SWI peuvent être particulièrement faibles en hiver comme pour le cas de l’année 2003 répertoriée comme une année particulièrement froide au printemps. La valeur moyenne du SWI au mois d’avril, c’est-à-dire la période juste avant le début de la période de croissance de la végétation, pour les points correspondant à la valeur la plus faible de MaxAWC « modèle LAI » prise en compte dans cette étude est de 0.42. Pour les points correspondant à la plus forte valeur de MaxAWC « modèle LAI » prise en compte (70 mm), celle-ci est de 0.71.

Les températures basses pouvant entrainer le gel du sol pendant l’hiver dans cette région comme pour le cas de l’année 2003, ou de faible quantité de précipitations liquides pendant l’hiver ne permettent pas d’atteindre la capacité au champ au début de la phase de croissance. Ainsi, l’eau constituant la réserve utile ne provient pas des recharges en eau du sol effectuées pendant l’hiver, mais des précipitations se produisant au printemps, pendant la

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phase de croissance. La réserve utile évolue en fonction de la quantité de précipitations pendant cette période.