Côté agricole de la distribution des pluies

— Si variée que soit la quantité totale de pluie tombée et sa répartition annuelle dans un même pays, Tagriculture locale a dû apprendre à se plier aux conditions météorologiques locales de la région, faire de préférence des céréales là où le printemps est pluvieux et Télé sec, des fourrages là où les pluies d'été ne sont pas rares. Elle a du, de plus, tabler, pour chacune de ses cultures, sur une certaine moyenne dans la répartition annuelle des pluies. Enfin elle a retrouvé cette préoccupation du côté de la constitution géologique du sol, qui n'intervient pas seulement par les éléments chimiques qu'il apporte à la terre arable, mais aussi par les facilités plus ou moins grandes de cirjuilation qu'il donne aux eaux pluviales, qu'il retient à la surface ou laisse pénétrer dans ses profondeurs.

Voilà un des côtés agricoles de la répartition des pluies à la surface du globe. Il y en a un autre. D'après ce que nous avons vu, toute pluie qui s'évapore ou tombe, prend dans l'atmosphère du heu de formation ou emporte avec elle dans le lieu de chute la totalité de la chaleur latente absorbée pendant sa production. Si l'évaporation est une source de froid, la pluie est une source de chaleur, même lorsqu'elle refroidit l'air et le sol, parce que la cause qui l'a produite aurait amené un refroidissement encore plus intense si elle n'était pas intervenue pour le tempérer.

L'atmosphère est donc en quelque sorte un immense

appareil de chauffage à la vapeur, dans lequel il y a toujours, en moyenne, à peu près la même quantité de vapeur en circulation, mais dans lequel chaque point du circuit gagne et perd de la chaleur, en gagne par la pluie qui y tombe, en perd par Tévaporation qui s'y produit. Si cette évaporation faisait disparaître en chaque lieu toute l'eau de pluie à mesure qu'elle se forme, le bénéfice serait nul. Si elle ne la faisait disparaître qu'un certain temps après qu'elle est tombée, et lui permettait par exemple de rester six mois, de l'hiver à Pété, le bénéfice serait temporaire, mais l'hiver serait plus chaud et Tété plus frais. Mais si la pluie s'infiltre dans le sol, y circule plus ou moins longtemps avant de reparaître, et ne s'évapore pas, par conséquent, sur le point où elle tombe, le bénéfice de ce dernier point est permanent. La circulation des eaux pluviales influe donc sur la distribution des températures, ^t nous voilà conduits à nous demander à quelles lois elle obéit.

297. Mesure de révaporatlon. — Rien ne semble au premier abord plus facile que de déterminer, pour un lieu quelconque, le rapport entre la quantité d'eau de pluie tombée et la quantité évaporée pendant une période quelconque. Un bon pluviomètre donne bien, avec une approximation assez grande, quand il est bien placé, à Tabri des influences locales, la hauteur totale de pluie; c'est un bon évaporomètre qui fait encore défaut. Le plus communément employé, Tévaporomètre de Piche, est une éprouvette graduée^ fermée à sa partie inférieure par une rondelle de papier poreux que l'eau du tube humecte constamment. La quantité évaporée est mesurée par l'abaissement du liquide dans le tube. Cet évaporomètre, qui n'est jamais à la même température que le sol, oii la surface évaporante est constamment humide, tandis que celle du sol est variablement sèche, ne peut servir à rien en météorologie. Il mesure bien sa propre évaporation, mais cette évaporation est naturellement sans relation aucune, soit avec celle des masses d'eau, soit avec celle du sol, soit avec celle des végétaux.

i^8 MÉTÉOROLOGIE.

On a proposé divers modèles d'évaporomètres plus compliqués, dans lesquels on a cherché à se rapprocher davantage des conditions naturelles. Ils consistent tous en une caisse remplie de terre qu'on laisse sans culture, ou qu'on couvre de végétation, suivant qu'on veut mesurer l'évaporation de la terre nue ou cultivée. Cette caisse, placée sur une balance sensible, est soumise à des pesées régulières qui donnent exactement la hauteur de la tranche d'eau évaporée entre deux pesées. Le difficile est non pas de mesurer la perte, mais d'assurer l'alimentation en eau de cette caisse. La laissât-on au dehors, de fayon à ce qu'elle reçoive autant de pluie que le sol environnant, on ne fera pas que la distribution des pluies entre le sol et le sous-sol se fasse comme en plein champ, et on se sera donné beaucoup de peine pour obtenir des nombres qui ne seront encore exacts que pour l'instrument qui les a fournis, et dont la relation avec la réalité restera toujours douteuse.

L'évaporation à la surface des eaux est plus facilement mesurable. On peut, en disposant un bassin de fayon à ce que le vent puisse en balayer la surface, mais non y enlever des gouttelettes, en le prenant assez grand pour que sa température reste voisine de celle des grandes masses d'eau, ou, ce qui est préférable, en le maintenant plongé dans ces masses, y mesurer avec précision par un moyen quelconque les quantités d'eau journellement évaporées. On n'a pas toujours pris ces précautions indispensables, et de ce fait les nombres obtenus restent sujets à caution. Nous allons voir d'ailleurs qu'il ne faudrait pas les prendre pour mesurer l'évaporation de la terre nue ou cultivée, qui est toujours plus petite.

En l'absence de données précises fournies par la météorologie, nous sommes obligés de nous adresser à la géographie générale. Suivons pour cela le sort et le trajet d'une pluie tombée à la surface du sol. Une partie s'évapore; c'evSt celle que nous voudrions connaître. Une autre coule à la surface du sol, en suivant les lignes de plus grande pente, et se rend tout de suite dans les ruisseaux et les rivières.

CIRCULATION DRS EAUX PLUVIALES. iS9

Une autre pénètre dans le sol, et c'est celle-là qu*il faut suivre, parce que c'est celle qui semble échapper la première à nos investigations.

298. Tmbibition. — Une partie reste à imbiber le sol, retenue par des affinités capillaires (38). La quantité ainsi arrêtée au passage augmente avec le degré de ténuité des éléments du sol, et varie beaucoup avec leur nature. Scheibler avait essayé de la déterminer en délayant en bouillie claire, dans de l'eau, 20 grammes de terres diverses, en jetant le tout sur un filtre, et en pesant aussitôt que Tégouttage était terminé. L'augmentation de poids donnait la quantité d'eau retenue, qu'on rapportait à iOO grammes de terre ^ciie. C'est ce rapport qu'il nommait hygroscopicité, et pour lequel il a obtenu les nombres suivants :

Sol calcaire 2Î Vo

Sable 25 à 60 Vo

Gypse 27 o/o

Glaise et argile 40 à 70 Vo

Terres diverses 48 à 89 Vo

Terreau 190 Vo

On peut reprocher à ces nombres, très souvent cités comme documentaires, d'être sans rapport précis avec la réalité. L'imbibition du sol ne se fait pas comme celle de Scheibler. La pluie qui entre par la surface rencontre devant elle, dans le sol, de l'air qui fait résistance (43), et ne pénètre pas la masse tout entière. Aucun sol arable ne conserve des quantités d'eau comparables à celles du tableau ci-dessus. Pour qu'une terre soit saine au point de vue de la végétation, il faut, d'après M. de Gasparin, qu'elle conserve au minimum 10 ®/o et au maximum 50 Vo d'eau, deux à trois jours après les plus fortes pluies. Au-dessus, les racines pourrissent. Au-dessous de 10 Vo» elles se dessèchent.

Ces nombres mettent pourtant en évidence un fait dont nous aurons à nous souvenir tout à l'heure, c'est que des sols divers, même amenés au même degré de ténuité, retien-

nent par imbibition des quantités d'eau très variables, et par conséquent peuvent fournir plus ou moins longtemps à Tévaporation après les pluies. Par exemple, le sable absorbera peu et se desséchera très vite. Le terreau fera éponge et se desséchera beaucoup plus lentement.

La portion d'eau ainsi retenue est en effet destinée à passer au total de Tévaporation locale, et nous la retrouverons avec le reste. 11 nous suffit d'avoir montré que ce phénomène d'évaporation, qui semble ne dépendre que d'une question de surface, met en jeu au contraire des questions de profondeur et de composition chimique.

299. circulation souterraine. — Arrivons maintenant à la portion qui s'enfonce profondément dans le sol, et n'est pas destinée à en sortir par évaporation, au moins momentanément ou à brève échéance. Si elle y entre, c'est qu'elle y trouve des fissures ou des espaces lacunaires par où passer. Elle utilise ce qu'on appelle sa perméabilité, une propriété fort distincte de l'hygroscopicité. L'argile est très hygroscopique et très peu perméable, les terrains crayeux sont peu hygroscopiques et extrêmement perméables. Les variations de sens inverse dans ces deux propriétés tiennent en grande partie à ce que, quand une substance est hygroscopique, dans le sens de Scheibler, c'est que chacune de ses molécules s'entoure, par affinité capillaire, d'une atmosphère d'eau plus ou moins épaisse. Par suite, les lacunes capillaires qu'elle peut contenir se tapissent sur leur surface intérieure d'une couche d'eau adhérente plus ou moins épaisse (38), et qui diminue d'autant la lumière du canal. A égalité dans la dimension des lacunes, une substance hygroscopique sera donc moins perméable qu'une autre. Mais l'excès de perméabilité des terrains craveux ou des roches calcaires tient surtout à ce que la dimension des fissures ou lacunes y est en général plus grande. L'eau qui y circule a apporté, des couches de terre arable qu'elle a traversées tout d'abord, une certaine quantité d'acide carbonique qui dissout peu à peu les parois et agrandit d'une façon incessante la dimension des interstices.

En s'enfonçant ainsi dans le sol, les eaux finissent toujours par rencontrer une couche imperméable, formée souvent d'argile et quelquefois de roches compactes non ou peu fissurées, telles qu'on en trouve en abondance dans les terrains primitifs ou dans les terrains volcaniques. Elles forment alors, à la surface de cette couche imperméable, une nappe souterraine, coulant d'un mouvement lent, à raison des obstacles qu'elle rencontre, mais d'un mouvement continu, le long des lignes de plus grande pente de la couche imperméable, qui naturellement coïncideront rarement avec les lignes de plus grande pente du sol.

Mais cette couche imperméable n'est même pas toujours nécessaire pour la formation de la nappe d'eaux souterraines.

Représentons-nous avec Belgrand une vaste plaine de craie à peu près horizontale comme la Champagne, dans laquelle s'infiltre toute la portion de pluie qui n'est pas reprise par l'évaporation. Cette pluie y descend jusqu'à ce qu'elle ait trouvé la couche imperméable de la craie marneuse, mais si la plaine est creusée par des vallées telles que celles de l'Aube et de la Marne, il ne sera pas nécessaire que ces vallées descendent jusqu'au niveau delà craie marneuse pour que les couches humides qui les dominent se ressuient en y versant leurs eaux, pas plus qu'un drain n'a besoin de reposer sur une couche d'argile pour collecter la plus grande partie des eaux superficielles. La nappe d'eau en voie de descente dans les profondeurs, rencontrant des pentes ouvertes à l'air libre, s'y réunira sous forme de sources, ce qui veut dire en somme que les vallées principales, et même les vallées secondaires, constitueront des drains naturels vers lesquels afflueront les eaux absorbées par les plateaux.

Au-dessous du réseau de surface, recueillant les eaux qui n'ont pu pénétrer, circule donc un réseau souterrain, qui n'est pas moins puissant que le premier, et qui, comme lui, forme réservoir temporaire. A raison de la lenteur de circulation du réseau souterrain, son caractère de réservoir temporaire est même très accusé, et il peut emmagasiner quelquefois pendant un an ou dix-huit mdi« la plus grande

46i mëtêorologih:.

partie de la pluie qui a pénétré dans le âol sur la surface qui ralimeute.

L'intéressant est de savoir ce que deviennent ces eaux. Elles sont invisibles quand la couche qui les retient est un peu profonde. Quand elle vient affleurer à la surface du sol, la nappe souterraine à laquelle elle sert de lit donne un marais ou un marécage, dont le niveau s'élève après les pluies, s'abaisse pendant la sécheresse, manifestant ainsi aux yeux Tétiage de la nappe. Quand on traverse celte couche en creusant un puits, la cavité formée se remplit d*eau. Quand elle est portée par une couche imperméable, qui se trouve coupée par une faille, ou dénudée sur une certaine longueur par le creusement d'une vallée postérieure à sa formation, sur toute la ligne d'affleurement avec le sol, mais de préférence dans les dépressions et les plissements de la couche, on verra apparaître des sources, qui formeront un cordon sinueux; c'est ce que Belgrand appelle un lieu (le soHi'Ces. Ce cordon pourra apparaître à flanc de coteau s'il a pour support une couche de marne ou d'argile; quand il proviendra du drainage naturel des couches perméables voisines de la surface, il viendra sourdre de préférence aux points les plus déclives, c'est-à-dire au fond des vallées. C'est un cordon de sources de cette espèce, qui, capté dans la vallée de la Vanne, fournit à Paris 100,000 mètres cubes d'eau par jour, chiffre qui donne une idée de la puissance sur certains points de cette nappe d'eaux souterraines.

La couche détritique superficielle ou les terrains perméables des plateaux et des pentes d'une vallée alimentent donc le plus souvent une nappe plus ou moins continue d'eaux souterraines qui se dirige vers le thalweg comme les eaux qui coulent sur la surface, mais en y mettant plus de temps. C'est cette couche d'eaux souterraines qui alimente les galeries filtrantes établies le long des rives du fleuve pour en recueillir et en filtrer les eaux. Ces galeries, et c'est ce qui fait leur mérite, se déversent d'ordinaire dans le fleuve au lieu d'y puiser. Ce n'est que dans le cas oii le fleuve monte, et arrive rapidement à dépasser le niveau du fleuve souter-

rain, toujours en retard à cause de sa marche lente, que la filtration se fait en sens inverse. Mais la crue de surface épuisée, la crue souterraine se fait sentira son tour, et c'est ainsi que revient à la circulation superficielle une autre portion des eaux souterraines.

Il n'y en a qu'une portion qu'on ne voit pas reparaître, celle qui, s'étant imbibée entre deux couches imperméables, on rencontre toujours une, quels que soient les plissements, pour Tempêchcr de remonter à la surface. Il faut, pour la retrouver, creuser un puits assez profond pour percer la couche imperméable supérieure, et permettre aux eaux de reprendre leur niveau. Ce sont là les puits artésiens, et nous appellerons ces eaux eaux artésiennes. Il est clair que lorsqu'elles ne sont pas captées au passage, elles retournent dans la mer. Leur volume est inconnu, et il semble que ce soit là un inconvénient grave pour notre bul, qui est de conclure la quantité d'eau évaporée de la différence entre la quantité tombée et la quantité qui revient à la mer par des voies qui en permettent la mesure. Mais on a le droit de penser que cette circulation artésienne, qui exige des conditions d'imbibition rares à rencontrer, et qui est nécessairement très lente, peut être négligée au regard de l'autre, de sorte que, dans une première approximation, nous pourrons faire comme si elle n'existait pas.

300. Conséquences relatives au transport de la chaleur de la mer sur les continents. — Cela posé, nous avons à tirer une première conclusion qui pourra peut-être paraître naïve, mais qui n'en est pas moins souvent méconnue : c'est que du moment qu'il existe, à la surface du sol, des rivières et des fleuves, c'est que le total de l'évaporation, quel qu'il soit, est inférieur au total des pluies tombées. Envisagés dans leur ensemble, les continents reçoivent donc plus d'eau qu'ils n'en évaporent; envisagées dans leur ensemble, les mers doivent donc évaporer plus d'eau qu'elles ne reçoivent de pluies. Or, comme nous avons vu que l'évaporation est une source dé froid, la con-

46i MÉTÉOROLOGIE.

densation une source de chaleur, la grande circulation atmosplK^rique que nous avons décrite a donc pour effet de transporter constamment de la chaleur de la mer sur les continents. Dans Fensemble, la terre est favorisée aux dépens de la mer, et si nous nous rappelons que c'est dans l'hémisphère Nord que les terres sont le plus abondantes, nous découvrons une nouvelle cause, qui s'ajoute à celles que nous connaissons déjà, pour assurer à Thémisphère Nord une température en moyenne plus élevée que celle de l'autre.

301. Total de révaporation. — Quelques chiffres vont nous permettre de préciser cette notion générale. Nous choisirons naturellement parmi les plus sûrs. Si nous envisageons d'abord une vaste surface comme celle de la France, on peut évaluer avec une certaine approximation la quantité totale d'eau de pluie tombée et celle que débitent les fleuves et les rivières. La quantité de pluie représente en moyenne 417 milliards de mètres cubes. Quant au débit des fleuves, on peut le représenter par les chiffres suivants :

Rhône 54 milliards de met. cubes.

Gironde 36 — —

Loire 31 — —

Seine 22 — -

Dassin du llhin 8 — —

— de rKscaut 3 — —

— de l'Océan \i - ~

— de la Manche 8 — * —

— de la Méditerranée. .6 —

180 milliards de mètres cubes, sur 417 tombés, retournent donc à la mer d'une façon visible. La proportion est

de — . La différence, jrrr^, représente donc, dans cette manière de nous figurer les choses, la part de l'évaporation. Si nous avions pu tenir compte des eaux artésiennes, le premier de ces chiffres aurait été augmenté, le second diminué d'autant. On ne s'éloignera donc pas beaucoup de

la vérité, et on se mettra dans l'esprit un nombre facile à retenir, en disant qu'en France Tévaporation enlève environ la moitié des eaux de pluie.

302. Influence de la culture. — Prenons pourtant ce chiffre tel qu'il est, et, pour en tirer de nouvelles conséquences, remarquons qu'il englobe l'influence des surfaces cultivées et de celles qui ne le sont pas. Tout fait prévoir, et nous allons prouver de suite, que les surfaces couvertes de végétation évaporent plus que les surfaces nues. Il faut donc qu'en moyenne celles-ci évaporent moins de la moitié delà hauteur de pluie qu'elles reçoivent. M. Marié-Davy a trouvé à Montsouris que leur évaporation était en moyenne la moitié de la hauteur d'eau reçue. Ce chiffre semble trop fort, d'après ce que nous venons de dire, et s'explique par les causes d'erreur que nous avons relevées plus haut. Dans le wagonnet soumis à des pesées régulières dont se servait M. Marié-Davy, Tévaporalion était trop forte, parce que la terre se ressuyait beaucoup moins bien quand elle avait été humectée que si elle avait été en place.

Nous voici amenés à l'étude de l'influence de la végétation. Son premier effet est d'immobiliser dans les tissus de la plante une quantité d'eau assez considérable. Les plantes contiennent de 70 à 90 Vo d'eau de constitution. En prenant 80 °/û comme moyenne, c'est, pour une récolte de 30,000 kilos à l'hectare, 25,000 kilos d'eau retenus, soit une

couche de 25 millimètres d'eau. C'est le ^ de la hauteur

moyenne de pUne à Paris pour les mois de végétation, avril,

mai et juin. Si les inondations ne sont pas plus fréquentes

au printemps, au moment où les pluies rencontrent une terre

encore chargée de son humidité d'hiver, c'est en partie grâce

à cette immobilisation de la pluie sous forme vivante.

Une fois faite, la plante joint à l'évaporation de la terre,

qui s'altcnue parce que la plante donne de l'ombre, son

évaporation et sa transpiration, cette dernière étant une

fonction spéciale qui dépend de la quantité de lumière. La

mesure directe de la quantité d'eau disparue par suite de ces actions multiples est naturellement encore plus difficile que celle de Tcvaporation de la terre nue. Le seul moyen d'aborder le problème avec quelque chance de succès, et en restant dans les conditions naturelles, est de recommencer, pour une surface limitée couverte de végétaux» ce que nous venons de faire pour la surface de la France, c'est-àdire de mesurer la quantité totale d'eau tombée, celle qui pénètre dans le sol, et de faire la différence.

C'est ce qui a été très bien fait par M. E. Risler dans sa propriété de Calèves. Il a choisi pour cela un champ de plus d'un hectare, qu'il savait reposer sur une couche imperméable dont il connaissait les profils, et qu il avait pourvue d'un système complet de drainage. En admettant, ce qui était très voisin de la réalité, que ces drains amènent au dehors du sol, dans des bassins jaugés, toute la partie de pluies non évaporée, on pouvait, connaissant la quantité de pluie, avoir une mesure de l'évaporation. M. E. Risler a ainsi trouvé, comme moyenne de trois années pendant lesquelles le champ avait porté des cultures diverses, que l'évaporation représentait à peu près 7o Vo de la pluie tombée.

Ce chiffre est naturellement variable. Si l'année est sèche, l'évaporation diminue, mais ne se proportionne naturellement pas à la quantité de pluie, de sorte qu'elle peut l'atteindre ou même la dépasser. Dans ce cas, la réserve du sol eu eau est entamée, et si elle est trop faible, ou si elle n'est pas abordable pour la plante, celle-ci périt. Si au contraire l'année est pluvieuse, ou bien si, ce qui revient à peu près au même, mais pas absolument, on irrigue, on augmente Févaporation, on se rapproche des conditions de réva|M.n':itiiiJi à la surface des grandes masses d'eau, et on ptnU dé|Kis?îer encore, par suite, le total de la pluie tombée. A (jeiirievilliers, dans des bassins en briques drainés, d'une supf'rlîi!ie <le 850 mètres carrés, et non soumis à la culture, ou il tnmvt', en ménageant les arrosages, que l'évaporation pouvait Mlti^indre 90 °/o de l'eau versée, et dépasser le total

des pluies tombant naturellement sur le bassin. En août par exemple, elle a suffi à faire disparaître une tranche d'eau de 0",55, qui représente les 9/1 0*** de la quantité moyenne de pluies dans le bassin parisien.

EnGn, comme confirmation de tout ce qui précède, nous pouvons noter qu'au lac Fucin, en Italie, où Tévaporation est mesurée avec soin, elle s'élève en moyenne à 1"*,85, tandis que le total des pluies est seulement de 0",8o.

303. Conséquences générales. — Que conclure de tout cela? C'est qu'il est au pouvoir de l'homme, en donnant à la culture des plaines des allures plus ou moins intensives, en remplaçant, sur les versants ou les plateaux, des forêts par des vaines pâtures, ou des vaines pâtures par des forêts, d'influencer d'une manière notable Pévaporation, et par elle, non seulement le débit des fleuves, mais encore la répartition de la température dans un pays. Il y a de ce fait des exemples historiques. Dans l'Amérique du Sud, d'après M. Boussingault, on se plaignait en général, avant les guerres qui ont désolé le pays au commencement du siècle, delà diminution des eaux, qui n'a persisté ensuite que dans les régions où la guerre n'avait pas tout dévasté, et a cessé là où elle avait interrompu les cultures. Il semble de même que, à mesure que l'homme prend plus largement possession du sol, le débit des fleuves diminue, et que la batellerie soit obligée de diminuer peu à peu son tonnage. C'est ce qui arrive, d'après Berghans, pour l'Elbe, l'Oder, le Volga. Pourtant il ne faut pas se hâter de conclure. Le tonnage de la batellerie dépend non du débit moyen, mais du régime des basses eaux du fleuve qui la porte, c'est-à-dire, en dernière analyse, non du total des pluies, mais de leur répartition variable dans les divers mois de l'année. Toutefois, de quelque façon qu'on l'interprète, l'influence existe, et avant de l'attribuer, ce qui est pourtant possible, à des variations dans le parcours du courant équatorial à la surface de l'Europe, il faudrait voir exactement en quoi consiste l'effet, et s'il ne peut pas dépendre uniquement de l'action de l'homme.

Signalons en terminant, dans cet ordre d'idées, que M. Dawson, qui a étudié à l'aide de documents qu'il donne comme assez précis, les variations de hauteur du lac Érîé en Amérique depuis 1788, y a observé des variations périodiques (le 10 et 12 années qu'il a cru pouvoir rapprocher de la période de variation des taches du soleil, et attribuer ainsi à une influence cosmique. Mais nous sommes là sur un terrain un peu hypothétique, et nous sortirions du caractère de ce cours en y insistant.