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La Sierra Madre occidentale

 | 
Luc Descroix
, 
Juan Estrada
, 
José Luis Gonzalez Barrios
, 
et al.

Pâturages et forets sous pression

Influence de la forêt sur la pluviométrie

Luc Descroix, Jose Luis Gonzalez Barrios et Raul Solis

Texte intégral

« Les forêts précèdent les peuples, les déserts les suivent »
François René de Chateaubriand

1Pluie et forêt ! ces éléments sont sans conteste liés puisque plus il pleut et plus la végétation naturelle est dense. Et les zones de forêts sont souvent associées aux montagnes ; les unes et les autres sont souvent liées, et ont pu paraître répulsives ou effrayantes même à diverses époques (Corbin, 2001). Aujourd'hui où l'on cherche des endroits « sauvages », ce qu'il reste de milieux « moins anthropisés » en Europe, c'est vers la forêt et la montagne qu'on se dirige naturellement, donc vers les zones de pluie. La pluie elle-même a fait l'objet de perceptions différentes à travers les âges : il y a eu des périodes (l'âge romantique) où la pluie était bien accueillie, comme bienfaitrice et purificatrice ; or, aux dires d'Alain Corbin, la pluie a été conspuée dans les années 1950-1960, et alors « personne n'osait avouer qu'une averse fine pouvait être très agréable à certains moments de l'année ». La perception de la pluie varie plus encore dans l'espace, elle est parfois honnie en Europe quand il fait gris et pluvieux plusieurs semaines de suite et arrive à provoquer des inondations en plaine ; elle est unanimement saluée au Sahel, où les enfants se précipitent pour courir sous les gouttes, ou au nord du Mexique, où, que ce soit dans le désert de Chihuahua ou la Sierra Madre occidentale, elle apporte les bonnes nouvelles.

2Mais qu'en est-il plus scientifiquement, c'est une des questions que se posent les sociétés et les savants depuis longtemps, à travers les âges comme dans des milieux très différents : les forêts peuvent-elles faire pleuvoir ?

3Les relations entre la distribution spatiale des pluies et la localisation des formations végétales font l'objet de débats historiques, qui ne sont pas sans rappeler ceux qui avaient animé les spécialistes sur le rôle de la forêt dans la formation des écoulements et les causes de l'érosion actuelle dans les Alpes du Sud, entre le milieu du xixe siècle et la fin du siècle suivant.

4La présidence du Mexique elle-même a lancé une grande « Croisade pour l'eau et la forêt », (Cruzada Nacional para el Agua y el Bosque), ce qui montre que le débat n'est pas clos. Avant d'analyser, par une étude bibliographique puis par un exemple, les résultats des travaux menés sur le rôle de la forêt sur la localisation des pluies, on propose dans ce qui suit de partir de réflexions ou slogans lancés par des responsables mexicains de la gestion des eaux et/ou des forêts ; ces réflexions proviennent :

  • d'un discours du gouverneur de l'État de México, qui en janvier 2002, a déclaré qu'il fallait arrêter d'abattre inconsidérément des arbres car chaque arbre adulte « produisait » 8 000 I d'eau par an ; dans le même temps, le ministre de l'Environnement du Mexique, Mr Lichtinguer, semble convaincu qu'il va trouver de l'eau pour remplir les aquifères et les barrages en reboisant les montagnes.
  • d'une enquête réalisée par la journaliste Sandra Gambino en 2000 dans la Sierra Madre occidentale, intitulée « La sierra se está secando » (la Sierra se dessèche). On peut y lire les impressions des habitants de la sierra et des responsables politiques :
  • un habitant du village de La Ciudad (sur la route de Durango à Mazatlán) : « l'intense sécheresse que connaît la Sierra Madre occidentale est occasionnée par la coupe inconsidérée des forêts ; il sort un camion de grumes toutes les trois minutes, on est en train d'achever la forêt et l'avenir de nos enfants est mis en péril, car les pins génèrent de l'eau » ;
  • un chauffeur de grumier : « on continue à extraire le bois comme auparavant, sans aucun contrôle, car il n'y a pas de policiers au cœur de la sierra, et dans la plupart des cas, les formulaires sont trafiqués » et plus loin « maintenant il fait plus chaud, il ne pleut plus et les arbres sont plus secs que jamais » ;
  • un gérant de scierie : « on nous livre du bois chaque jour, mais cela ne nous regarde pas de savoir d'où il vient ; nous, ce qu'on veut, c'est produire des planches tous les jours pour répondre à la demande » ; et plus tard, « le prix du bois livré aux scieries est très bas, il n'est que de 40 % du prix pratiqué sur le marché déclaré » ;
  • le représentant du ministère de l'Agriculture et du Développement rural pour l'État de Durango : « la forêt étant vitale pour générer de l'eau, les volumes de pluie tombés dans la sierra ont diminué drastiquement, provoquant une grave sécheresse » et « le premier facteur qui provoque la sécheresse est la coupe immodérée du bois, qui n'a jamais été régulée », puis « la diminution des pluies dans le haut bassin du Nazas a des conséquences directes sur la Laguna, et cela s'est aggravé ces dernières années », ou encore « les conditions de sécheresse de la sierra sont catastrophiques, le paysage qui autrefois était vert jusqu'en avril, est aujourd'hui sec et sans vie, le vert a disparu, et à sa place, tout est jaune, marron ou ocre » ;
  • la femme d'un paysan : « il fait chaque fois plus chaud, l'éclaircissement de la forêt a provoqué qu'il ne pleuve plus ».

5Et la journaliste de conclure, « le panorama est désolant, la coupe immodérée, l'absence de programme de reboisement et d'une culture de patrimoine, font que le principal poumon du Nord-Mexique est en train de se dégonfler, mettant en péril des régions comme la Laguna, mais aussi les États de Sinaloa et Nayarit, qui dépendent des eaux générées dans la sierra de Durango ».

6La liaison entre une baisse des pluies et une hausse des températures du fait du déboisement est une idée bien partagée du Mexique à l'Afrique ; ainsi, on entend exactement les mêmes réflexions en pays sérère au Sénégal, là où la savane arborée est devenue, sur 60 km de profondeur, une steppe très pauvre quand aux années de sécheresse s'est ajoutée en 1992, la décision du FMI d'interdire les subventions au gaz : la consommation de charbon de bois a monté en flèche, provoquant un recul de 60 km de la végétation arbustive et arborée.

7Les relations entre la forêt et l'eau ont fait l'objet d'une étude très intéressante et très complète effectuée par Andréassian (2002). Il commence par présenter un historique de la perception du lien entre la forêt et l'hydrologie en général et des recherches scientifiques menées, il analyse également les relations entre la végétation et la pluie.

La vision historique de la rétroaction végétation-pluie

8Le vaste panorama historique tracé par Andréassian (2002) commence à l'Antiquité, mais nous nous contenterons d'y puiser quelques remarques un peu plus récentes. Ainsi Bernardin de Saint Pierre (1787) note au sujet de l'île de France (l'île Maurice) : « L'attraction végétale des forêts est si bien d'accord avec l'attraction métallique des pitons de ses montagnes, qu'un champ situé en lieu découvert, dans le voisinage, manque souvent de pluie, tandis qu'il pleut presque toute l'année dans les bois qui n'en sont pas à une portée de fusil ». Peu d'années après, Rauch (1801) déclare que « l'on sait, à ne plus pouvoir en douter, que les bruissantes forêts qui forment le plus bel ornement de la nature, exercent le plus puissant empire sur tous les météores aqueux ». En 1819, le préfet des Basses-Alpes (aujourd'hui Alpes-de-Haute-Provence) propage l'idée suivante : « les hautes montagnes exercent une attraction sur les nuages, et cette attraction est la plus grande possible lorsque les sommets sont boisés ; alors les nuages sont non seulement attirés, mais retenus » (Dugied, 1819). Et pour justifier la nécessité de reboiser les montagnes, le forestier Baudrillart (1823) affirme que « la quantité d'eau qui tombait autrefois en France était beaucoup plus considérable qu'elle ne l'est en ce moment », cette diminution étant due « à l'abaissement des montagnes et à la destruction des bois qui en couvraient les sommets » ; et plus loin : « la destruction des forêts, notamment sur les montagnes, est considérée comme ayant eu pour résultat la diminution des eaux, l'irrégularité des pluies et le changement de température ». Quelques années plus tard, un agronome, Boussingault (1837), conclut de ses travaux que « les grands défrichements diminuent la quantité des eaux vives qui coulent à la surface d'un pays, et qu'il est impossible de dire si cette diminution est due à une moindre quantité annuelle de pluie, à une plus grande évaporation des eaux pluviales, ou à ces deux effets combinés ».

9Formé à l'école des Ponts et Chaussées comme Saint Pierre et Rauch, Dausse (1842) est convaincu que « l'homme a le pouvoir de changer en quelques années, par le déboisement, un climat humide en un climat sec ». Plus sceptique, Becquerel (1865) pose une série de questions qui d'après lui restent à éclaircir, parmi lesquelles celle-ci : « les forêts exercent-elles une influence sur les quantités d'eau tombées et sur la répartition des pluies dans le cours de l'année, ainsi que sur les régimes des eaux vives et des eaux de source ? ». Il renforce ainsi le point de vue de Surell, ingénieur des Ponts et Chaussées qui affirmait en 1841 : « cette influence de la forêt sur le climat n'est pas rigoureusement démontrée, et on l'appuie sur des présomptions plutôt que sur des observations positives ». Toutefois, en 1878, le forestier Matthieu, étudiant les données pluviométriques de trois stations situées l'une en forêt de Haye, près de Nancy, la deuxième en lisière et la dernière à 20 km en plein champ, montre « que la station située dans la zone agricole ne reçoit que 80 % des précipitations des deux stations forestières. Pour les forestiers, cette différence est la preuve irréfutable que la forêt attire la pluie (Andréassian, 2002). Ce chercheur note une nette différence de perception entre une école « forestière » et un clan d'ingénieurs. Ce fait, que la forêt fait pleuvoir, est corroboré, dans l'école des forestiers, en 1909 par Jacquot, qui signale que « ce qui a été établi à Nancy, est indubitablement corroboré par toutes les observations consignées en Russie, en Allemagne, Autriche, Suisse et jusque dans les Indes ». Il avait été par contre complètement réfuté par Valles (1857) qui affirme : « c'est sur les terrains dénudés, plutôt que sur les forêts, que la pluie tombe en plus grande abondance ». Entre ces deux dates, Cézanne (1872) avait déjà départagé les deux contradicteurs : « les forêts sont impuissantes à modifier sensiblement la quantité d'eau pluviale qui tombe dans le bassin d'un fleuve ».

L'évolution récente de cette question

10Plus récemment, l'utilisation de nouveaux moyens de calcul a permis d'élaborer des modèles capables de tenir compte d'éventuelles rétroactions de la végétation sur les pluies. Mais des observations continuent à se faire, chaque jour plus nombreuses ; les références sont en général euro-africaines plus que mexicaines ou américaines, mais montrent que la question est au cœur des préoccupations scientifiques.

11À nouveau les forestiers insistent sur le rôle « pluviogène » des masifs forestiers ; ainsi Martin (1950) a montré, pour une petite commune des Landes de Gascogne au cœur du plus grand massif forestier européen de constitution récente, qu'entre les périodes d'observations de 1782-1818 et de 1891-1900, encadrant à peu près la constitution du massif forestier, la pluviométrie moyenne annuelle serait passée de 709 mm à 938 mm, alors qu'elle ne changeait pas à Toulouse et n'augmentait que de 6 % à Paris. L'augmentation de la pluviosité sur la région landaise reboisée serait donc de l'ordre d'au moins 25 %. Cela pose toutefois le problème de fiabilité des pluviomètres utilisés dans les deux cas. Plus au nord, le Jutland était encore boisé au xvie siècle mais des guerres éliminèrent les forêts de chêne ; au xixe siècle, la sécheresse des printemps compromettait les cultures, et une « société des landes » se constitua en 1866 pour reboiser le pays en pins, dans l'espoir d'humidifier le climat printanier (Bavier et Bourquin, 1957). La société et l'État reboisèrent 118 000 ha de landes et 40 000 ha de dunes ; après cela, les précipitations enregistrées pour les mois d'avril, mai et juin seraient passées de 100 mm en 25 jours de pluie vers 1870 à 150 mm en 35 jours de pluie, mieux répartis et moins orageux.

12Plus récemment, Poncet (1981) conclut que « les massifs forestiers ralentissent les vents jusqu'à une hauteur au-dessus du sol correspondant à la couche limite de turbulence de la circulation atmosphérique, accrue par la rugosité aérodynamique des hautes frondaisons. Ce puissant freinage agit en premier lieu sur l'évapotranspiration réelle des peuplements forestiers et sur le régime thermique. Ce freinage des vents, favorable à leurs échanges thermiques avec la couverture du sol, favorise aussi les condensations et facilite les précipitations ». Mais cet auteur est par ailleurs un des rares à citer des études dans lesquelles il est démontré que les zones boisées ont des coefficients d'écoulement annuels supérieurs aux zones déboisées alentour, toutes choses étant égales par ailleurs.

13Les universitaires ont apporté leur contribution à ces recherches. Ainsi, pour l'historien Thompson (1980), « L'idée selon laquelle la forêt augmenterait les pluies n'est pas nouvelle. Si l'on en croit son fils Ferdinand, Christophe Colomb savait « par expérience » que la disparition de la forêt qui recouvrait à l'origine les Canaries, Madère et les Açores avait réduit les brouillards et les pluies. De même, il pensait que les pluies de l'après-midi qui se produisent en Jamaïque et dans les Antilles étaient la conséquence de la luxuriante forêt des îles ». Par ailleurs, le passage d'une masse d'air d'un plateau dénudé à une forêt entraîne selon Escourrou (1981) un ralentissement de la vitesse du vent et par suite une ascendance de l'air qui renforce l'intensité des pluies. « La reforestation a permis, dans certains endroits, d'augmenter les pluies de plus de 6 % et cette action est surtout sensible pendant les années sèches. La destruction de la forêt dense en Afrique peut avoir des conséquences incalculables quand on sait que les pluies sont plus fortes de 30 %, l'humidité relative de 15 % et les températures plus faibles de 1°5 dans les partie forestières ».

14Dans les Alpes du Sud (Descroix, 1994), la pluviométrie des mois d'été (juin à août compris) a diminué de 0,5 à 8 % suivant les postes entre 1881 et 2000. Cette tendance ne s'observe pas dans les postes des massifs ayant connu les plus forts reboisement (Ventoux-Lure, Préalpes de Digne).

15Dans les régions tropicales, la déforestation a pu jouer un rôle important. La Côte d'Ivoire connaît une forte pression sur ses ressources forestières depuis une trentaine d'années ; or la forêt tropicale humide présente une évapotranspiration annuelle proche de celle des océans tropicaux (1 500 à 2 500 mm). Cette destruction de la forêt n'équivaut-t-elle pas à éloigner le Sahel des zones de fourniture de vapeur d'eau ? Concernant les sécheresses sahéliennes post 1968, Labeyrie estimait en 1985 que « le surpâturage, qui va croissant à mesure que la population sahélienne augmente, contribue sans doute à les rendre de plus en plus prononcées, de plus en plus meurtrières ».

16Il revient à Charney (1975) d'avoir montré, toujours dans le contexte sahélien, le rôle de la végétation dans le déclenchement de la convection, par l'intermédiaire de l'albédo : « Une augmentation de l'albédo de 14 à 35 % au nord de la Zone de convergence intertropicale (ZCIT) provoque un déplacement de cette ZCIT de plusieurs degrés vers le sud, et une diminution de 40 % de la pluviométrie au Sahel durant la saison des pluies ». Quelques années plus tard, Anthes (1984) (cité par Diongue, 2001) a passé en revue les observations et les études théoriques sur les capacités de la végétation à renforcer les précipitations convectives. Il dénombre trois principaux mécanismes : i) l'augmentation de l'énergie statique humide liée à une diminution de l'albédo ; ii) la création de circulations de mésoéchelle associées aux inhomogénéités ; iii) le renforcement de l'humidité atmosphérique dû à une augmentation de l'évaporation.

17Ces deux auteurs sont physiciens de l'atmosphère, et travaillent à l'échelle zonale ; à l'échelle locale, on insiste sur le rôle des microclimats. On peut lire ainsi dans un manuel d'hydrologie et d'irrigation dédié aux régions tropicales : « L'homme ne peut pas agir directement sur les macroclimats. Par contre, il peut chercher à organiser ses terroirs en vue d'y modifier, d'y créer ou d'y maintenir des microclimats » (Dupriez et De Leener, 1990). La figure 44 met en évidence les effets positifs que peut avoir le couvert végétal sur le microclimat d'un terroir. Il semblerait que le rôle des haies, des bosquets et des arbres isolés dans la régulation des températures soit très important, tant à la surface du sol que sur la couche limite. Par contre, les effets à méso ou macro-échelle sont presque impossibles à prouver. C'est ce qui fait dire à Bruijnzeel (1990), chercheur à l'Unesco : « De nombreux travaux menés dans les climats tropicaux humides et tempérés ont pourtant généralement conduit à la conclusion que la forêt n'a pas de conséquence sur la pluviométrie locale et les résultats contraires qui ont pu être avancés pèchent presque tous par la faiblesse des données sur lesquelles ils reposent ».

Fig. 44 – Effets positifs de la végétation sur le microclimat d'un terroir (d'après Dupriez et De Leener, 1990).

18Et ici, il faut remarquer que les travaux les plus marquants sur les rétroactions végétation/pluie concernent les grands massifs forestiers tropicaux, et les secteurs les plus pluvieux de la Planète. En effet, l'impact de la végétation est plus marqué et de fait, plus étudié dans ces régions que dans les zones moins pluvieuses.

Quelques données observées

19Les liens avec la végétation étaient, on l'a vu, ancrés dans la mémoire des scientifiques comme une question récurrente basée sur des intuitions. Certaines observations ont toutefois aiguillé les chercheurs vers l'existence d'une telle rétroaction. Il a été constaté (Rabin et al., 1990), en utilisant l'imagerie satellitaire et des informations in situ, que la convection se formait d'abord sur une zone avec un sol plus chaud, comme par exemple un champ de blé, plutôt que sur des secteurs adjacents recouverts de végétation « verte ». Les gradients de flux induits par les contrastes de surface peuvent être atténués dans la couche limite par turbulence si les régions hétérogènes ont des dimensions faibles ou peuvent être diluées dans l'écoulement synoptique. Taylor et Lebel (1998) ont démontré que « sous certaines conditions de surface, il s'établit une corrélation positive entre les précipitations du jour et les précipitations antérieures. Ces circonstances apparaissent quand les combinaisons d'averses précédentes ont modifié les taux d'évaporation locale. Les gradients de pluie lors des événements subséquents tendent à persister, renforçant la configuration d'humidité des sols ». Cela indique le poids important des conditions de surface. De plus, Philippon et Fontaine (2002) ont établi que les saisons des pluies humides sur le Sahel étaient précédées d'hivers (boréaux) où la teneur en eau des sols était anormalement élevée sur les régions soudano-sahéliennes.

20Quoi qu'il en soit, le doute persiste, et Lavabre et Andréassian (2000) affirment : « La forêt a un impact significatif sur le climat local (albédo plus faible, évapotranspiration plus forte). À l'échelle régionale, malgré quelques résultats de recherche dans le sens d'un effet positif sur la pluviosité, il est néanmoins difficile de conclure à un effet quelconque de la couverture forestière ».

Beaucoup de conclusions basées sur les résultats des modèles

21Les rétroactions végétation-climat étant bien difficiles à déterminer, on fait de plus en plus appel aux modèles (avec le risque que l'on construise un modèle pour répondre à une question scientifique et que du coup, on le mette au point dès le départ pour répondre dans le sens recherché). Au sujet du recyclage de l'eau, Cosandey et Robinson (2000) concluent « les estimations varient beaucoup d'un modèle à l'autre. Henderson-Sellers (1987) compare les résultats de quatre d'entre eux : la modification des précipitations qui résulteraient de la déforestation de l'Amazonie varierait d'une augmentation de 75 mm (Lettau et al., 1979) à une réduction de 200 à 230 mm (Henderson-Sellers et Gornitz, 1984) ou de 100 à 800 mm selon les endroits (Wilson, 1984 cité par Henderson-Sellers, 1987). Lean et Warrilow (1989) propose que la pluie diminuerait de 20,3 %, les débits de 11,9 % et l'évapotranspiration réelle (ETR) de 27,2 %. Dickinson ef al. (1986) trouvent aussi une réduction de l'évaporation (jusque 50 %) et des précipitations (20 %). Un modèle proposé par Shukla ef al. (1990) aboutit à des estimations voisines ». Dans le même massif forestier, on a déterminé que « l'effet de la déforestation est un réchauffement du sol et une augmentation de la convergence d'humidité induite par un renforcement de la ZCIT » (Polcher et Laval, 1994). D'autres modèles ont permis de définir que « l'évaporation à partir de l'océan Atlantique tropical, de l'Afrique de l'Ouest et de l'Afrique centrale contribue pour 23, 27 et 17 % respectivement, des pluies sur l'Afrique de l'Ouest » ; d'autres auteurs font varier cette proportion de 10 à 90 %, en utilisant des modèles différents (Gong et Eltahir, 1996). Zeng ef al. (1999) ont montré comment la prise en compte d'une rétroaction de l'humidité du sol et de la végétation reproduisait bien mieux les valeurs de précipitations que la seule prise en compte de ces éléments sans rétroaction de leur part. Par ailleurs, la même équipe a remarqué que « quand le modèle (couplé atmosphère-terre-végétation) est forcé par des températures de surface de la mer (SST : sea surface temperatures) observées, un feedback positif des changements végétaux conduit à une augmentation du gradient spatial entre les régions désertiques et les régions forestières aux dépens des zones de savanes. Quand la variation interannuelle des SST est prise en compte, la variabilité climatique tend à réduire la pluviométrie et la végétation des régions les plus humides et à les accroître dans les zones les plus sèches, amortissant la transition désert-forêt » (Zeng et Neelin, 2000). Et, toujours en Afrique de l'Ouest, il a été constaté que « des changements de la circulation générale jouent un rôle important dans le déclenchement de la sécheresse au Sahel (1968-1995), mais d'autres mécanismes peuvent être responsables de la persistance des conditions sèches. Une ACP centrée sur la vitesse verticale des vents indique un changement important dans la circulation générale avant la sécheresse, durant les années soixante. De semblables changements de circulation générale dans les années 1970 n'ont pas été accompagnés d'un retour aux conditions humides » (Long et al., 2000).

22Enfin, Shinoda et Gamo (2000) et Shinoda (2000) ont mis en évidence une corrélation entre une végétation plus fournie que la normale (c'est-à-dire de hautes valeurs de NDVI) et des valeurs de température au-dessus de la couche limite de convection inférieures à la normale ; ce dernier point conduit à un gradient de température altitudinal supérieur et donc à une convection améliorée et une pluviométrie supérieure ; ils montrent que les « pluies des mangues », qui se produisent au Sahel parfois quelques mois avant la saison des pluies, peuvent aussi provoquer cette amélioration de la convection. Cette rétroaction végétation-pluviométrie explique en grande partie le mécanisme de la désertification.

Un exemple de recherche de relation rugosité-pluviométrie dans la Sierra Madre

23On déjà montré que la relation pluie-végétation est très forte du fait de l'étagement des formations végétales en fonction de la pluviométrie annuelle moyenne. Cette très forte relation empêche de trouver, par analyse factorielle, une quelconque relation inverse qui montrerait une rétroaction de la végétation sur la distribution spatiale des pluies. On va tenter ici d'interpréter les résultats de travaux de terrain effectués lors d'une mission réalisée en novembre 2002 sur les sites d'un grand nombre de stations pluviométriques de la Sierra Madre occidentale.

Fig. 45 – Relief de la zone étudiée (d'après le modèle numérique de terrain mexicain à maille de 90 m) et localisation des postes.

24On a sélectionné pour cela une trentaine de stations réparties sur plus de 400 km du nord au sud, et où les conditions par ailleurs (c'est-à-dire en dehors du taux de boisement) étaient à peu près les mêmes.

25Il faut préciser que le nombre de stations s'est considérablement réduit, passant de 312 à une trentaine, et ce chiffre est en général considéré comme le plancher d'une population statistiquement représentative. Mais il a été impossible de trouver davantage de stations en situation homogène : on n'a en effet considéré que les postes pluviométriques situés à l'étage de la forêt et dans le plateau sommital de la Sierra Madre occidentale de manière à ce que le relief, l'altitude, la rugosité et le type de formation végétale soient les plus proches possibles ; on est donc uniformément dans la forêt de pins, entre 2 200 et 3 000 m d'altitude et sur les plateaux rhyolitiques de la sierra. La liste des stations, localisées aussi sur la figure 45, est portée dans le tableau XXV.

Tabl. XXV – Liste des stations utilisées pour l'analyse de la relation pluviométrie/densité végétale.

Aire de stockage de troncs de pins sur la piste de Buenos Aires (Sierra La Concepción, au-dessus de Tepehuanes).

Hypothèses initiales

26On a considéré que les éléments de paysage qui avaient le plus de chances d'avoir une influence sur la répartition spatiale des précipitations étaient les suivants ; les sigles signalés entre parenthèses sont ceux du tableau XXVI tels qu'utilisés pour l'analyse en composantes principales :

27– la pluviométrie moyenne (PMO) qui est ici la principale variable dépendante, mais l'on a aussi introduit l'écart-type des pluies annuelles (PET) et le coefficient de variation (PCV) ;

28– le relief :

29• l'altitude (ALT) de la station ; par ailleurs, on a considéré l'altitude moyenne autour de la station. Pour ce faire, on a pris en compte, grâce au MNT (modèle numérique de terrain), un carré de 36 km2 autour du poste, pour lequel on a calculé, non seulement cette altitude moyenne (AMO), mais aussi l'écart-type de ses altitudes (AET) et leur coefficient de variation, que l'on considérera comme la rugosité de ce carré (ACV).

30– les masses végétales :

31• la densité : (IDF et IDC sous forêt et clairière respectivement) et la rugosité (IRF et IRC).

Tabl. XXVI – Liste des variables considérées dans l'analyse en composantes principales (ACP).

32La plupart des stations étant situées dans des clairières (il n'est pas conseillé d'installer un pluviomètre au cœur d'une forêt), on a considéré les densités et rugosités de la masse végétale dans les clairières et dans les forêts autour de la clairière.

  • la surface de la clairière (SUPC).
  • on a aussi pris en compte la distance à l'océan Pacifique (DIO), la latitude (LAT) et la longitude (LONG) de la station ainsi que la rugosité du sol autour du poste (écart-type et CV de la topographie numérisée).

Classification des variables par ACP

33On a procédé après avoir dressé la matrice de corrélation (tabl. XXVII) à une ACP (Analyse en composantes principales) de manière à classifier les variables et à entrevoir les redondances qu'elles pouvaient comporter entre elles.

34On a considéré quatre composantes principales et leurs valeurs propres respectives sont signalées dans le tableau XXVIII. Elles expliquent en tout 73,4 % de la variance de la population.

35La classification des variables apparaît dans les figures 46 (axes 1 et 2) et 47 (axes 3 et 4).

36Le premier espace des variables représente plus de 51 % de la variance expliquée.

Fig. 46 – Espace des variables suivant les deux premières composantes de l'ACP.

Fig. 47 – Espace des variables suivant les 3e et 4e composantes.

37Le premier axe est avant tout déterminé par la rugosité du relief (ACV), son écart-type (AET), l'indice de rugosité des clairières (IRC), la superficie des clairières (SUPC) et l'écart-type des pluies annuelles (PET). La superficie de la clairière corrélée négativement avec la pluie moyenne conduit à penser que les grandes clairières pourraient constituer des zones où la rugosité diminue, entraînant une diminution relative des précipitations.

38Le deuxième axe est défini avant tout par la distance à l'Océan (DIO), le coefficient de variation interannuelle des précipitations (PCV) et l'indice de rugosité de la forêt (IRF).

39Les deux premiers sont corrélés négativement avec la pluie (PMO).

40Par contre, la pluie est corrélée positivement avec l'indice de densité et l'indice de rugosité de la forêt (et à un moindre degré avec ceux des clairières) ; ceci semble confirmer le rôle « pluviogène » de la rugosité de la cime des formations végétales.

(Les valeurs en gras sont celles qui sont statistiquement significatives.)
Tabl. XXVII – Matrice de corrélation des variables.

Tabl. XXVIII – Valeurs propres des quatre premières composantes de l'ACP.

41Le deuxième espace des variables représente encore 22 % de variance expliquée supplémentaire (axes 3 et 4, fig. 47).

42L'axe 3 est très nettement déterminé par la précipitation moyenne (PMO) qui est, bizarrement, corrélée négativement avec tous les indices de rugosité (IRF et IRC) et de densité (IDF et IDC) au premier rang desquels l'indice de rugosité de la forêt. Cela relativise d'autant plus les observations antérieures que la matrice de corrélation (tabl. XXVII) montre qu'il n'y a pas de corrélation pluie-rugosité du couvert. Cela va à l'encontre des résultats acquis précédemment (Descroix et al. 2001) où l'on observait une corrélation évidente entre pluie et masse végétale (alors exprimée en valeur de NDVI : indice normalisé de végétation sur des carrés de surface différente autour du poste). Mais cette étude sur le lien pluie-NDVI était entachée du problème de la relation inverse bien plus puissante qui fait que la végétation d'une région dépend bien sûr de la précipitation qu'elle reçoit.

43L'axe 4 n'apporte presqu'aucune information concernant la pluie, celle-ci étant trop près de l'axe 3 pour déterminer une corrélation avec la 4e composante. Il est défini essentiellement par la rugosité du relief (ACV et AET).

44La contradiction de l'information fournie par les axes 2 et 3 montre bien les problèmes d'interprétation des analyses en composantes principales. On peut obtenir des corrélations inverses suivant les variables considérées, du fait du rôle complémentaire que joue chaque variable vis-à-vis de chacune des autres.

Classification des stations par ACP

45Les individus considérés dans notre population statistique sont ici les stations pluviométriques prises en compte pour cette analyse.

46Leur intercorrélation est décrite par la figure 48, qui représente les composantes 1 et 2. Les valeurs propres et pourcentage de variance expliquée sont les mêmes que pour les variables.

47On constate dans la figure 48 que les stations se regroupent en trois sous-ensembles assez dissemblables :

  • le groupe 1 des stations situées le plus bas en altitude (2 000 à 2 250 m), surtout comprises dan l'État de Durango (sauf Balleza – 8005 – et Llanitos – 8320 –) et qui de ce fait ont une pluviométrie annuelle moyenne modérée (550 à 700 mm) ;
  • le groupe 2 de stations, essentiellement situées dans l'État de Chihuahua, à haute altitude (de 2 400 à 3 000 m) mais où la pluviométrie est également modérée (600 à 800 mm) du fait de la continentalité ; ce sont les stations les plus éloignées de la côte, et surtout les plus septentrionales, donc les plus éloignées du flux de la mousson américaine ;
  • enfin le groupe 3 rassemble les stations les plus pluvieuses, celles situées à assez haute altitude (2 300 à 2 600 m) et sur les zones de plateaux les plus proches du Pacifique et également les plus méridionales, plus exposées à la mousson.

48En conclusion, cette étude portant sur un nombre réduit de stations permet de montrer que si la rugosité du relief et de la végétation, facteurs locaux, jouent un rôle sur la répartition des précipitations, ce rôle est mineur par rapport aux facteurs régionaux et globaux, tels que altitude, coordonnées géographiques et éloignement par rapport au littoral.

Fig. 48 – Espace des individus (stations) suivant les deux premières composantes.

Fig. 48 – Espace des individus (stations) suivant les deux premières composantes.

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Table des illustrations

Légende Fig. 44 – Effets positifs de la végétation sur le microclimat d'un terroir (d'après Dupriez et De Leener, 1990).
URL http://books.openedition.org/irdeditions/docannexe/image/5495/img-1.jpg
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Légende Fig. 45 – Relief de la zone étudiée (d'après le modèle numérique de terrain mexicain à maille de 90 m) et localisation des postes.
URL http://books.openedition.org/irdeditions/docannexe/image/5495/img-2.jpg
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Légende Tabl. XXV – Liste des stations utilisées pour l'analyse de la relation pluviométrie/densité végétale.
URL http://books.openedition.org/irdeditions/docannexe/image/5495/img-3.jpg
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Légende Aire de stockage de troncs de pins sur la piste de Buenos Aires (Sierra La Concepción, au-dessus de Tepehuanes).
URL http://books.openedition.org/irdeditions/docannexe/image/5495/img-4.jpg
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Légende Tabl. XXVI – Liste des variables considérées dans l'analyse en composantes principales (ACP).
URL http://books.openedition.org/irdeditions/docannexe/image/5495/img-5.jpg
Fichier image/jpeg, 219k
Légende Fig. 46 – Espace des variables suivant les deux premières composantes de l'ACP.
URL http://books.openedition.org/irdeditions/docannexe/image/5495/img-6.jpg
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Légende Fig. 47 – Espace des variables suivant les 3e et 4e composantes.
URL http://books.openedition.org/irdeditions/docannexe/image/5495/img-7.jpg
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Légende (Les valeurs en gras sont celles qui sont statistiquement significatives.)Tabl. XXVII – Matrice de corrélation des variables.
URL http://books.openedition.org/irdeditions/docannexe/image/5495/img-8.jpg
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Légende Tabl. XXVIII – Valeurs propres des quatre premières composantes de l'ACP.
URL http://books.openedition.org/irdeditions/docannexe/image/5495/img-9.jpg
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Titre Fig. 48 – Espace des individus (stations) suivant les deux premières composantes.
URL http://books.openedition.org/irdeditions/docannexe/image/5495/img-10.jpg
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Auteurs

Géographe et hydrologue, chargé de recherches à l'IRD, actuellement en poste à Niamey (Niger).

Gonzalez Barrios, hydro-pédologue, directeur de recherche au Cenid Raspa (Inifap) de Gômez Palacio.

Enseignant à l'École forestière de Durango, thésard de l'Universidad Autónoma de Nuevo León (Linares, Mexique).

© IRD Éditions, 2005

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