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ESTIMATION ET MESURE DE L'ÉVAPOTRANSPIRATION POTENTIELLE EN TUNISIE
J. D A M A G N E Z C ) , Ch. RIOU( 2) , O. DE V I L L E L E 0 et S. EL AMMAMI( 3 ) Institut National de la Recherche Agronomique de Tunisie, Section de Bioclimatologie
RÉSUMÉ
Les différentes formules climatiques utilisées pour l'évaluation de VETP en Tunisie font apparaître de grandes divergences dans les résultats. Les mesures effectuées sous différentes latitudes, jusqu'aux confins de la zone saharienne, ont pour but de préciser l'importance des différents facteurs sur VETP : bilan d'énergie, turbulence et déficit de saturation de l'air et la validité des formules les plus usitées en hydrologie (THORNTHWAITE, BLANEY, CRIDDLE, TURC et PENMAN).
La série de mesures obtenue a été comparée, d'une part aux mesures de consommation d'eau maximum des cultures et d'autre part aux données du bilan d'énergie. Les résultats font apparaître :
1) que la consommation d'eau maximum des différentes cultures est sensiblement la même. L'effet de bord et de turbulence sur une culture élevée (coton, maïs) fait apparaître une légère augmentation de VETP mais qui ne dépasse pas 10% de VETP mesurée.
2) les ETP mesurées sont peu variables pour des situations climatiques très différentes.
3) En Tunisie, seules les formules de PENMAN et de TURC, donnent des valeurs acceptables de VETP.
4) qu'il existe enfin des correlations étroites entre le rayonnement global et VETP à Tunis et Gabès, le déficit de saturation de l'air et VETP à Ksar Rhilane (petite oasis).
Les auteurs s'attachent à justifier sur le plan théorique ces résultats.
SUMMARY
The different formulas, based on climatic factors, used for estimating potential évapotranspiration (ETP) in Tunisia, have been found to give very divergent results.
Measurements have been made under different latitudes down to Saharan Zone, in order to state the importance of following factors on ETP : heat budget, turbulence and vapour pressure deficit and to check formulas commonly used in hydrology (THORNTHWAITE, BLANEY, CRIDDLE, TURC and PENMAN).
The measured values of ETP have been compared on one hand with maximal water consumptions of crops, on the other hand with terms of heat budget.
It appears : 1) Maximal water consumption is about the same for the various crops tested.
The border and turbulence effect has been found to increase slightly ETP of crops as high as cotton or corn. The increase does not exceed 10% of the measured values of ETP.
2) For stations of very different climatic characteristics, measured values of ETP do not vary very much.
3) In Tunisia, acceptable values of ETP can be estimated only by using PENMAN or TURC formulas.
4) For Tunis and Gabes, total radiation and ETP are closely correlative. For the little oasis of Ksar Rhilane, vapour pressure deficit and ETP are correlative.
Authors try to justify the results from a theoretical point of view.
I. — INTRODUCTION
La notion d'évapotranspiration potentielle (ETP) est maintenant très répandue, mais son application en zone aride pose encore de nombreux problèmes.
(*) Institut National de la Recherche Agronomique (France). (2) Office de la Recherche Scientifique et Technique Outre-mer (France), (3) Institut National de la Recherche Agronomique de Tunisie.
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Jusqu'à ce jour de nombreuses formules ont été proposées. La plupart d'entre elles sont empiriques et résultent simplement de l'ajustement statistique, d'un assez grand nombre de données expérimentales, en fonction d'un ou plusieurs facteurs climatiques simples.
Nombreuses cependant sont celles qui sont établies en fonction des données classiques de l'abri météorologique à 2 mètres et dont la signification est de ce fait aléatoire en zone aride. Les caractéristiques climatiques sous abri ne sont pas en effet nécessairement représentatives du climat local des surfaces évaporantes, si celles-ci ont des dimensions inférieures à l'ordre du km2 : cas des oasis notamment.
Une recherche sur les possibilités d'estimation de YETP en Tunisie, en vue de son application à la détermination du besoin en eau des cultures, a donc été entreprise. Les différentes formules les plus usitées font apparaître de grandes divergences dans les résultats. A Tunis, par exemple, la formule de THORNTHWAITE donne une ETP annuelle de 936 mm alors que celle de PENMAN conduit à une valeur de 1337 mm, pour une ETP mesurée voisine de 1400 mm.
Par suite de l'importance de l'effet d'oasis on pouvait enfin se demander si une lourde hypothèque ne pesait pas sur la validité des mesures A'ETP : au lieu d'avoir une signification climatique à l'échelle régionale ne représentaient-elles pas plutôt une série de situations microclimatiques particulières ?
C'est pourquoi il nous a paru nécessaire de procéder à une succession de mesures d'ETP dans les zones climatiques les plus caractéristiques de la Tunisie, à différentes latitudes du Nord, méditerranéen, au Sud, saharien. Parallèlement aux mesures de référence, les déterminations d'ETP ont été répétées, pour des cultures de tailles aussi diverses qu'un gazon au couvert végétal continu et qu'une culture arbustive élevée (oliviers). Enfin, des mesures d'ordre microclimatique, nous ont permis de préciser l'ordre de grandeur de la zone perturbée dans le cas des oasis de petites dimensions.
IL — MESURE DE L'ETP EN TUNISIE
1) Évapotranspiromètres Depuis 1959, 5 postes de mesures climatiques ont été installés sur des parcelles
d'expérimentation : Tunis, Melloulèche (Sfax), Gabès, Ksar Rhilane (influence de la latitude et de la température moyenne), Kasserine (influence du continentalisme) (Tableau la).
Les pluies mensuelles de l'année 1962 (Tableau lb) sont données à titre d'exemple pour les différentes stations de mesure. Elles donnent une idée très approximative, au terme de ruissellement près, de VETR de la région et offrent une image approchée de l'aridité croissante entre Tunis et Ksar Rhilane.
Chaque poste est doté d'un abri météorologique complet : température, humidité, vent, pluie... ainsi que d'un évapotranspiromètre, type THORNTHWAITE, cuve de 4 m2
de surface et de 0,70 m de profondeur, munie d'un dispositif à niveau constant qui maintient le plan d'eau à 0,60 m de la surface.
h'ETP journalière est mesurée par différence entre les quantités d'eau excédentaires, appliquées quotidiennement en surface, et la quantité d'eau drainée le lendemain à la même heure. Le dispositif à niveau constant constitue un volant d'inertie, et fait que le stock d'eau du sol, après chaque irrigation, est sensiblement le même. Les valeurs journalières ainsi obtenues sont relativement peu dispersées, sauf par temps de pluie ou lors d'un brusque changement de régime d'ETP.
Tous les évapotranspiromètres, ainsi que leur anneau de garde de 10 x 10 mètres, sont couverts de Kikuyu (Pennisetum clandestinum).
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2) Mesure au champ de l'ETP de diverses cultures A Tunis et à Gabès, les essais ont été conduits pour déterminer la consommation
d'eau maximum de différentes cultures en place. Les profils hydriques relevés permettent, connaissant ainsi les différents éléments
du bilan d'eau, de calculer la consommation à différents stades de végétation. On vérifie en outre, qu'il n'y a pas de pertes d'eau par percolation dans les couches profondes du sol.
TABLEAU 1
Caractéristiques climatiques essentielles des stations de mesure de l'ETP en Tunisie
a) Température, humidité, insolation (1961-62)
Latitude N. Altitude (mètres)
JANVIER
— Temp, moyenne mensuelle Q — Amplitude therm, moyenne
mensuelle A Q — Temp, du point de Rosée (moy.
mensuelle) Q R — Durée d'insolation (h/jour) ï
JUILLET
— Temp, moyenne mensuelle"0 — Amplitude therm, moyenne
mensuelle A ~0 — Terop. du point de Rosée
(moy. mensuelle) 0 H. — Durée d'insolation (h/jour)ï
Salure de l'eau d'arrosage des évapotranspiromètres
P. osmotique (atm.)
Tunis
36°51' 3
11.2
7.8
7.7 5.06
26.4
13.2
17.2 12.28
0
Mellou-lèche (Sfax)
34°43' 21
11.0
13.6
8.5
26.0
12.1
19.8
2.7
Gabès
33°53' 2
12.3
11.1
3.6 7.49
27.7
12.0
18.9 12.22
1.32
Kasse-rine
35°11' 689
9.2
15.6
1.9
26.3
16.3
17.9
0.0
Ksar Rhilane
32°55' 240
8.1
14.8
2.1
29.2
17.0
11.6
2.6
100
b) Pluies (1962)
Tunis
Melloulèche
Gabès
Kasserine
Ksar Rhilane
janv.
48.5
3.9
5.0
3.5
1.7
fév.
63.1
3.0
0.8
12.5
0.5
mars
38.5
49.9
19.3
47.3
24.5
avr.
37.2
58.3
14.0
mai
13.9
5.4
—
40.0 j 52.6
3.5 —
juin
2.6
1.2
—
16.4
JUll.
—
—
—
4.3
_
août
—
—
—
17.2
—
sept.
16.6
11.0
26.8
28.6
—
j | oct. I nov. ! déc. ! total
127.5
92.0
0.5
13.9
5.0
40.0
74.2
111.1
25.1
6.7
56.9
7.7
—
0.8
13.2
444.8 mm
306.6 mm
177.5 mm
262.2 mm
55.1 mm
Depuis 1959 les cultures choisies ont été : — A Tunis : sorgho, maïs, coton, orangers, oliviers. — A Gabès : sorgho, maïs, coton, luzerne.
(DAMAGNEZ, de VILLELE, I960, 1961 et 1962 et travaux non publiés).
3) Mesures de rayonnement solaire : rayonnement global, durée d'insolation Ce n'est que récemment que les mesures systématiques du rayonnement solaire
global ont pu être entreprises à Tunis (Riou et de VILLELE, 1962). L'installation comprend une pile solarigrapbique de K I P P , montée sur potentiomètre enregistreur doté d'un dispositif intégrateur mécanique. L'étalonnage de la pile a été effectué par référence à l'échelle internationale modifiée (Intern. Pyr. Scale, 1956), au moyen d'un actinomètre de LINKE-FEUSSNER, en comparant, pour ces deux types d'appareils, la composante verticale du rayonnement solaire direct pour différentes hauteurs du soleil.
Après 6 mois d'enregistrement continu, les coefficients de la formule d'ANGSTROM, donnant le rayonnement solaire global en fonction de l'insolation théorique maximum i?0, calculée d'après les tables d'ANGOT, et de la fraction d'insolation I, ont pu être obtenus. Ce premier calcul de corrélation a permis d'estimer la radiation globale pour la période antérieure, à Tunis et à Gabès.
/ « \ » R„ = 0,16 + 0,59— \.R0 / = — = Fraction d'insolation 9 \. N J N
coefficient de corrélation ;• = 0,99.
4) Mesures microclimatiques dans les oasis — Depuis 1960, les mesures microclimatiques comparatives sont effectuées à
Ksar Rhilane (zone saharienne) simultanément à l'intérieur et à l'extérieur de l'oasis expérimentale (3 ha).
— Au cours de l'été 1961, d'autres mesures ponctuelles de température et de tension de vapeur ont été prises, au sol et en avion, aux heures les plus chaudes de la journée.
— Enfin récemment, à 0,50 et à 1,50 m au-dessus de la surface évaporante (évapotranspiromètres).
101
III. — PRÉSENTATION DES RÉSULTATS
1) Évapotranspiromètres Bien que les conditions climatiques des stations soient très différentes (tableau 1),
il est remarquable de constater que les ETP mesurées diffèrent peu d'une station à l'autre, surtout pendant les mois d'été (tableau 2).
TABLEAU 2
Évapotranspirations potentielles mensuelles
Kikuyu : Pennisetum Clandestinum
1959 1960 1961 1962 Moy.
1961 1962
1961 1962
1961 1962
1961 1962
janv.
55 40 37 58 47
71
35
67
48
fév.
38 59 61 33 48
47
39
63
41
mars
80 78 99 74 83
104
79
115
66
avril mai
TUNIS -
150 105 144 99
124
142 127
131
138
95
161 143 198 135 129
191 159
179
146
i
125
juin JUll. août sept. oct.
- (Centre d'Étude de l'eau)
185 170 192 177 181
223 225 227 205 202
179 214 199 190 195
159 145 151 139 148
aabès — (Aïn Zérig)
186 164
218 212
192 183
149 112
Ksar Rhilane
218 251 255
216 226
156 161
Kasserine
182 212 171 211 185 132
Melloulèche — (Sfax)
140 144
176 157
158 105 138 117
|
97 112 83 106 100
114 101
117 102
93
96 84
nov.
46 74 46 69 59
67 82
78 64
61
69 54
déc.
42 44 45 53 46
72 48
51 38
59
54
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103
En particulier, VETP de Ksar Rhilane, périmètre irrigué aux confins de la zone saharienne, à température et déficit de saturation de l'air élevés, n'accuse qu'une différence de 10 pour-cent environ par rapport à celle de Gabès, soumis à l'influence maritime.
Les résultats sont donc au premier abord assez surprenants. Tout laissait supposer en effet, que l'effet d'oasis serait un facteur dominant de VETP dans les régions les plus arides et que les influences microclimatiques y seraient plus importantes que les données du climat général.
Ksar Rhilane en particulier, devrait accuser par rapport à Gabès, station fortement soumise à l'influence maritime, un effet d'oasis très marqué puisque l'évapo-ration nette de la région est pratiquement nulle.
2) Consommation d'eau maximum des cultures Les mesures de consommation d'eau maximum de différentes cultures, effectuées
au champ ou en cases lysimétriques à titre de vérification, concordent d'une façon satisfaisante (tableau 3) : la consommation d'eau maximum des différentes cultures est sensiblement la même et les écarts sont de l'ordre de grandeur de l'erreur expérimentale.
Ce sont les cultures denses et hautes, comme le maïs et le coton, qui accusent la consommation d'eau la plus élevée, sans d'ailleurs dépasser 10 pour-cent de VETP mesurée. Cette augmentation traduit un léger effet de bord, la turbulence étant plus forte au niveau supérieur des cultures.
On doit signaler toutefois une valeur exceptionnelle dans notre série d'essais, à Tunis (1961) dans le cas du coton, soit une consommation d'eau supérieure à 30 pour-cent.
Au contraire, les oliviers font apparaître une légère réduction de VETR maximum par rapport à VETP.
Les résultats du bilan d'eau de diverses cultures bien alimentées en eau, constituent un test de la qualité des mesures d'ETP effectuées, ainsi qu'une vérification de
Fig. 1 —Relation entre VETP mesurée (Tunis—Centre d'Étude de l'eau,' 1959/62) et l'évaporation en bac flottant (Lac de Tunis, 1924/32).
104
leur signification climatique, aussi bien pour des cultures gazonnantes continues (Kikuyu, luzerne) que pour des cultures arbustives discontinues. Dans le cas de l'olivier, l'effet de bord est important à l'échelle d'un arbre, mais étant donné son développement en hauteur il capte l'énergie disponible sur la zone intercalaire (BOUCHET, 1963). On retrouve donc sensiblement l'ETP climatique définie pour le gazon.
3) Relations entre l'ETP mesurée et Vevaporation en bacs flottants Si on compare les moyennes mensuelles (Série 1959-1962) de l'ETP mesurée à
Tunis avec celles de l'évaporation mesurée en bac flottant sur le lac de Tunis pendant la période 1924-1932 (BERKALOFF, 1952), la corrélation entre les deux est excellente quelle que soit la période de l'année (figure 1). La linéarité de la relation, même pour les valeurs les plus élevées, confirme la signification physique et climatique de l'ETP mesurée sur gazon. On peut en effet penser que l'évaporation mesurée en bac flottant sur le lac de Tunis représente bien, à l'échelle de la région, l'évaporation d'une nappe d'eau libre de plusieurs km2 ; ainsi les mesures d'ETP effectuées dans la région de Tunis, à quelques kilomètres de la mer dans une zone â'ETR moyenne, sur évapo-transpiromètre couvert de kikuyu avec un anneau de garde relativement petit, seraient équivalentes.
Le coefficient angulaire 0,9 de la droite de régression peut aisément s'interpréter par la différence d'albédo entre la zone continentale, 0,25 environ, et la nappe d'eau libre (0,05) et d'autre part la différence sensible des bilans d'énergie sur gazon et sur nappe d'eau.
4) Mesures microclimatiques dans les oasis Les mesures microclimatiques effectuées dans l'oasis de Ksar Rhilane ont conduit
à un résultat important. — La comparaison des températures de l'air sous abri, à l'intérieur du périmètre
irrigué et à l'extérieur, dans la zone désertique, montre qu'il y a pratiquement égalité de températures à l'intérieur et à l'extérieur de l'oasis. Le maximum de la journée serait même légèrement plus élevé dans l'oasis (0,5 °C environ). Il n'en est pas de même pour la température du point de rosée systématiquement plus forte dans l'oasis.
Ceci est d'ailleurs en accord avec d'autres observations effectuées dans les oasis : — des observations ponctuelles réalisées par journées très chaudes sous le couvert
des palmiers et à l'extérieur d'une oasis continentale (Kebili) montrent que la température de l'air serait même légèrement supérieure à l'intérieur des oasis.
— les mesures de BALDY (1963) dans une oasis de dimensions moyennes (140 ha) du Sud algérien confirment ces observations.
Plus récemment à Ksar Rhilane, des mesures de température et de tension de vapeur à 0,50 et 1,50 m au-dessus d'un évapotranspiromètre font apparaître les faits suivants :
— il existe un gradient de température qui correspond à un transfert de chaleur de la couche 0,50 vers la couche 1,50 m.
— il existe à ces mêmes niveaux un gradient de tension de vapeur qui correspond à l'évapotranspiration.
Par ailleurs le bilan énergétique nous montre que l'énergie utilisée pour l'évapotranspiration est essentiellement fournie par l'air, les bilans de rayonnement étant faibles (BOUCHET, 1963).
Ainsi l'existence d'une petite oasis telle que Ksar Rhilane, au sein d'une vaste région désertique, déterminerait une surface d'échange thermique avec l'air relativement basse (elle se trouve à moins de 0,50 m du sol); au-dessus de cette surface le profil thermique s'inverserait. A 2 m les températures sont identiques dans l'oasis et sur le désert. Par contre la tranche d'atmosphère dont le taux d'humidité est modifié est considérablement plus épaisse au-dessus de l'oasis, et le psychromètre dans l'abri météorologique enregistre ces fortes différences d'humidité.
105
IV. — ESTIMATION DE L'ETP EN TUNISIE AU MOYEN DES DIFFÉRENTES FORMULES LES
PLUS USITÉES
Parmi les formules les plus usitées pour l'estimation de l'ETP, celles de THORN-THWAITE, BLANEY et CRIDDLE, et TURC, sont de simples formules empiriques, tandis que celles de PENMAN a été établie à partir de l'équation du bilan d'énergie au-dessus d'une culture.
1) Formules de Thornthwaite et Blaney et Criddle Les seules données climatiques utilisées sont la température moyenne mensuelle
et la durée du jour. THORNTHWAITE lui-même trouve sa formule dépourvue d'élégance mathématique; elle a cependant le gros mérite d'être simple et de n'exiger que la connaissance de la température moyenne mensuelle. Les valeurs de l'ETP ainsi calculées sont malheureusement systématiquement trop faibles, près de 50 pour-cent à Tunis sur le total annuel (tableau 4) (PRECIOZI, 1954).
En ce qui concerne la formule de BLANEY et CRIDDLE (TIXERONT, 1960) son principal défaut est qu'elle est assujettie à la connaissance d'un coefficient variable qui dépend de la culture irriguée et de la période d'irrigation. En appliquant BLANEY et CRIDDLE au cas d'un gazon {K = 0,35), afin de la comparer aux données de l'ETP mesurée, les valeurs obtenues sont beaucoup trop faibles en été cependant que cette formule tend à surestimer les besoins d'eau en hiver. Par ailleurs le coefficient K, lié à la culture, et qui varie dans de fortes proportions, tendrait à prouver que l'ETP n'est pas seulement une donnée climatique, mais que sa valeur est aussi fonction du type de culture. Or, il semble bien qu'il n'en est rien puisque l'ETP mesurée à Tunis sur des cultures aussi diverses qu'un gazon continu, ou qu'une culture arbustive discontinue (oliviers), est sensiblement la même.
En fait la formule de BLANEY et CRIDDLE donnerait, plutôt que l'ETP climatique, une estimation de la consommation d'eau optimum des cultures, c'est-à-dire VETR qui assure le meilleur rendement économique de l'eau d'irrigation. Elle est toujours inférieure à l'ETP, sauf pour une culture telle que le riz (K = 1,2) pour laquelle le volume d'eau à apporter est surtout fonction de la perméabilité du sol. Celle ci est en fait beaucoup trop simpliste car le coefficient K dépend de nombreux facteurs : volume de sol exploité, ETP même... (HALLAIRE, 1963).
Quoiqu'il en soit, compte tenu des résultats des mesures microclimatiques, il parait nécessaire d'exclure en zone aride toute formule de calcul de l'ETP qui soit seulement fonction de la température de l'air mesurée sous abri, qui n'est pas une composante directe de l'ETP et qui de plus n'est pas forcément représentative du climat de la surface évaporante.
2) Formule de Turc (TURC, 1961) La formule de TURC est établie, elle aussi, à partir de l'ajustement statistique
d'un très grand nombre de données expérimentales (agronomiques ou hydrologiques) géographiquement bien réparties.
t ETP mm/mois = 0,40 x x (R„ + 50)
t + 15
o u r = température moyenne mensuelle de l'air sous abri, Rg = Radiation globale d'origine solaire évaluée par une formule d'ANGSTROM
dont les coefficients ont été calculés pour Tunis. La formule de TURC ainsi calculée donne une estimation annuelle de l'ETP à
Tunis encore un peu trop faible, les valeurs mensuelles sont toutefois un peu trop faibles en été (20% environ). La formule de TURC est malgré tout susceptible d'applications intéressantes à l'échelle géographique.
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3) Formule de Penman (WESSEUNG, 1960) La formule de PENMAN au contraire, tient compte des différents facteurs de VETP :
rayonnement, vent, déficit d'humidité et de la température de l'air. Les valeurs auxquelles elle conduit à Tunis sont cependant un peu trop faibles (1337 mm annuel contre 1414 pour VETP mesurée — moyenne 1961-1962) d'autant plus qu'elle représente l'évaporation d'une nappe d'eau libre et non celle d'un gazon.
La principale difficulté rencontrée dans l'application de la formule de PENMAN, en dehors du petit nombre de stations de référence donnant tous les éléments du calcul (insolation et turbulence notamment), concerne le calcul du rayonnement net (Rn) par la formule de BRUNT qui, en zone désertique, donne certainement une valeur erronée du R a en raison des faibles tensions de vapeur. (ROULLEAU et TROCHON, 1952).
C'est néanmoins la formule qui donne, mois par mois, l'accord le plus satisfaisant avec VETP mesurée. Ce résultat est d'ailleurs en accord avec l'étude de différentes corrélations entre ETP mesurée et rayonnement global (Rg) d'une part ou ea — ea, déficit de saturation de l'air, en zone désertique d'autre part.
mm mois 100 200
Fig. 2 — Relation entre le rayonnement global et VETP mesurée (Tunis — Centre d'Étude de l'eau). Moyenne de 1959 à 1962.
108
V. — ÉTUDE DE QUELQUES CORRELATIONS
1) Relations entre l'ETP et le rayonnement global (RB) Le terme de Rayonnement global n'étant qu'un des éléments du bilan énergétique,
beaucoup d'auteurs s'attachent surtout à la comparaison de l'énergie perdue par evaporation, en regard de l'énergie totale fournie. Les travaux récents de BOUCHET, montrent que dans certaines conditions, on peut écrire
ETP + ETR = (1 - a)R„ (1)
où ETR est l'évapotranspiration réelle de la région considérée, a l'albedo moyen de cette région. On est donc conduit à étudier la relation entre ETP et Rg, exprimé en mm d'eau évaporée équivalents. Cette relation présente d'autant plus d'intérêt qu'on peut disposer assez facilement des résultats de rayonnement global. (Mesures directes ou utilisation d'une formule du type Rg = (a + bI)R0).
Il existe en fait, une bonne corrélation entre Rg et ETP à Tunis (4 années de résultats) (Fig. 2). La droite de régression a pour équation
ETP = 0,72 Rg - 32 mm/mois mm/mois coefficient de corrélation = 0,95.
Fig. 3 — Relation entre le rayonnement global et l'ETP mesurée (GABÈS, KASSERINE). Moyenne de 1961/62.
109
En réalité, il ne s'agit là, que d'une relation statistique valable sur l'année, qui n'a pas nécessairement de signification, quand on l'applique pendant des intervalles de temps réduits.
Ce résultat nous indique clairement, l'intérêt des mesures de Rayonnement global, dans les études de consommation d'eau.
Les résultats ETP = f(Rg) à Gabès et à Kasserine, où Rg est cette fois entièrement calculé à l'aide de la formule mise au point à Tunis (ce qui est évidemment critiquable) montrent que les points représentatifs sur le diagramme, s'écartent peu de la droite de Tunis. (Fig. 3).
Droite de régression à Gabès ETP = 0,73 Rg - 43 mm/mois mm/mois
Coefficient de corrélation = 0,99.
On aboutit donc à une relation serrée entre Rg et ETP, valable à la fois pour 3 stations bien réparties en Tunisie.
L'interprétation physique complète de telles corrélations, même à la lumière des travaux de BOUCHET, n'est pas encore très claire. Quoiqu'il en soit, la recherche de ces corrélations présente indéniablement un grand intérêt en Tunisie.
2) Cas des petites oasis Les résultats de mesures microclimatiques dans une petite oasis ont montré que
l'abri échappait à l'influence de la surface évaporante, en ce qui concerne du moins la température. Or il est fréquent de voir des installations climatologiques en région semi désertique, où le bac d'évaporation, avec ou sans anneau de garde, crée un microclimat échappant totalement aux appareils de mesure sous l'abri situé à côté. Quand la surface évaporante est grande, de l'ordre de grandeur du km2 au minimum, elle perturbe une tranche d'atmosphère qui inclut l'abri. Ceci illustre l'importance de la notion d'échelle en climatologie, qui bien que classiquement admise, est parfois oubliée.
Dans le cas des petites oasis, les diverses formules empiriques ou non, utilisant les données de l'abri ne s'appliquent plus au domaine réel ou se passe l'évapotranspiration.
Dans ce dernier cas, un type de raisonnement récemment introduit par BOUCHET permet cependant une estimation intéressante de VETP. Il écrit le bilan énergétique de la région sous la forme
Rn = ETR - Q
où Rn = Rayonnement net : = (1 — a)Rg + Ra — o T 4
ETR = Évapotranspiration réelle de la région Q = énergie thermique convective
ETR et pose e = = indice d'aridité
ETP on a alors Rn = sETP - Q et en reportant cette équation dans la formule de PENMAN, on peut écrire
yEa ~AQ ETP = •
A (1 - e) + y
BOUCHET admet que Q reste faible devant Ea ce qui conduit à
A{\ -ë)+y
110
VETP peut alors être rattaché directement à Ea c'est-à-dire à l'évaporation d'une surface qui serait à la température de l'air.
Dans le cas de petites oasis, ou de bacs d'évaporation à faible anneau de garde, en région semi-désertique où e # 0 on aurait
ETP = yEa
1~^y Ceci nous a conduit à étudier les corrélations entre ea
Ea peut en effet s'écrire et ETP.
Ea = D{ea - ea)
où ÔZ est l'épaisseur de la couche limite D le coefficient de diffusion moléculaire de la vapeur d'eau. On peut donc, à ÔZ près, c'est-à-dire à la turbulence près, rattacher ETP
au déficit de saturation de l'air, grandeur toujours mesurée et traditionnellement mise en cause. (Fig. 4).
KSAR RHILANE
f(ea-ed)
» KSAR RHILANE 1961
o KSAR RHILANE 1962
+ TUNIS 19<S1
X TUNIS 1962
4 G A B E S 1962
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Fig. 4 — Relation entre le déficit de saturation de l'air et VETP à TUNIS, KSAR RHILANE.
GABÈS et
111
A Tunis, le vent autour des évapotranspiromètres, reste à peu près constant toute l'année, avec une vitesse de 1,8 m/sec. à une hauteur de 2 m. On peut donc en première approximation négliger les variations de ÔZ.
A Ksar Rhilane, le vent, plus faible en hiver qu'en été, passe dans l'oasis de 1 à 1,8 m/sec.
La corrélation entre ea — ea et ETP est serrée à Ksar Rhilane où la droite de régression a pour équation
ETP = 0,43 (fia - ea) mm/jour
à Tunis, nous avons
ETP = 0,72 (ea — ea) mm/jour.
y Ce résultat est un peu troublant, car le coefficient — est en fait
A (1 - s) + y variable, A pouvant varier de 0,7 à 1,5, quand la température augmente.
Même si la turbulence crée une certaine compensation pour l'oasis, il faudrait admettre à Tunis que 1 — g est suffisamment petit, pour atténuer fortement la variation de A. Néanmoins, les idées introduites par BOUCHET, justifient clairement le sens de variation de ETP/(ea-ea), et elles redonnent une signification physique au déficit de saturation de l'air. Enfin, la corrélation établie à Ksar Rhilane, permet une estimation correcte de VETP.
VI. — CONCLUSIONS
L'ensemble des mesures effectuées fait apparaître un certain nombre de résultats intéressants relatifs à l'évaluation et la signification de VETP en zone aride :
— les mesures classiques de l'abri météorologique ne sont pas nécessairement représentatives du climat réel des surfaces évaporantes et les formules de calcul de VETP, à partir de ces données, ne peuvent alors être valablement appliquées, en particulier dans le cas d'oasis de petites dimensions. Cette notion d'échelle est un point important, classique en météorologie, mais parfois oublié en climatologie.
— l'application des différentes formules d'estimation de VETP conduit à des divergences importantes. Les formules dont le mode de calcul repose uniquement sur les données de température de l'abri météorologique, comme la formule de THORN-THWAITE, doivent être éliminées. La formule de TURC donne une estimation plus correcte mais les valeurs mensuelles sont encore imprécises. La formule de PENMAN enfin donne des résultats intéressants, à TUNIS elle fait apparaître la concordance entre l'évaporation d'une nappe d'eau libre et VETP d'un gazon.
— VETP mesurée est peu variable pour des stations aussi différentes que Tunis, Gabès et Ksar Rhilane. Cette homogénéité dans les résultats se justifie d'ailleurs sur le plan théorique par un effet d'équ ilibre entre les deux termes de la formule de PENMAN
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ETP = - (- • ' A + y A + y
Si VETR de la région n'est pas négligeable ou si cette zone est soumise à l'influence dominante des masses d'air marines, le rayonnement net de la région considérée est appréciable. Le premier terme de l'équation de PENMAN est alors prépondérant.
Au contraire si VETR de la région est nulle et si la zone irriguée est de petites dimensions, le rayonnement net au-dessus de cette région est voisine de zéro. h'ETP est alors, au terme de turbulence près, en corrélation étroite avec le déficit de saturation de l'air.
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