Global effects of doubled atmospheric CO_2 content on evapotranspiration, soil moisture and runoff under potential natural vegetation

摘要

L'augmentation de la teneur atmosphérique en CO_2 affecte le bilan hydrique à travers les changements climatiques et à travers les changements de transpiration, et de structure et distribution de la végétation. Cette étude quantifie à l'échelle du globe les effets du CO_2 sur l'évapotranspiration, l'humidité du sol et l'écoulement en conditions de végétation naturelle potentielle, en utilisant un modèle de la biosphère sous forçage du climat observé (1961-1990). Les impacts du CO_2 ont été identifiés isolément pour un scénario 2 x CO_2 en supposant l'absence de changement climatique. Les effets globaux sont modérés: l'évapotranspiration diminue de 7%, tandis que l'écoulement et l'humidité du sol augmentent respectivement de 5% et 1%. Mais les effets varient selon les régions et selon les saisons, à cause de la relation complexe qui existe entre les dynamiques de l'eau et de la végétation. Par exemple, la réduction de la transpiration à l'échelle foliaire est compensée par l'augmentation de la transpiration qui résulte de l'accroissement du couvert végétal dans les régions semi-arides; et la diminution de l'eau transpirée engendre des augmentations tout au long de l'année de l'humidit╚? du sol dans les régions boréales. D'un point de vue général, les effets du CO_2 génèrent une variabilité significative des processus hydrologiques à toutes les échelles, ce qui justifie d'en tenir compte dans les estimations des ressources en eau futures.%Rising atmospheric CO_2 concentration affects the water balance through climatic changes and through changes in transpiration, vegetation structure and distribution. This study quantifies CO_2 effects upon evapotranspiration, soil moisture and runoff under conditions of potential natural vegetation globally, using a biosphere model forced by observed climate (1961-1990). Isolated CO_2 impacts were inferred from a 2 x CO_2 scenario, assuming no climate change. Global effects are moderate: evapotranspiration reduces by 7%, whilst runoff and soil moisture increase by 5% and 1%, respectively. But the effects vary regionally and seasonally, owing to the complex interplay between water and vegetation dynamics. For example, reduced leaf-level transpiration is outweighed by increased transpiration resulting from enhanced vegetation cover in semiarid areas; and seasonal transpirational water savings result in year-round increases in soil moisture in boreal regions. Overall, CO_2 effects impart significant variability to hydrological processes at all scales, so they merit consideration in assessments of future water resources.