Transformation sans ébullition d'un liquide en vapeur.

L'évaporation est un processus énergétique essentiel du cycle de l'eau. Toutes les surfaces reçoivent de l'eau liquide par les pluies et perdent cette eau par évaporation. Cette évaporation consomme beaucoup d'énergie donnée par la chaleur latente de vaporisation. L'évaporation nulle est rare car elle nécessite 2 conditions simultanées : d'une part un apport d'énergie nul et d'autre part un air totalement saturé en eau (ces conditions se rencontrent parfois durant certaines périodes nocturnes). Même sans rayonnement (énergie radiative nulle), l'évaporation se poursuit, car la surface se refroidit et l'air plus chaud apporte alors l'énergie nécessaire à l'évaporation (système classique de refroidissement utilisé pour les serres qui aspirent de l'air à travers une paroi en paillage constamment mouillée). Inversement, même dans un air saturé, le rayonnement diurne provoque de l'évaporation par augmentation de la température de surface qui augmente la pression de vapeur saturante à la surface.

L'évaporation est un phénomène qui met en jeu des quantités d'eau considérables (1 à 6 kg/m²j d'eau évaporée soit, en période de culture, 30 à 60 m³ d'eau perdue par évaporation au cours de la journée pour un champ de 1 ha). La connaissance de ce terme est donc essentielle pour établir les bilans hydriques et satisfaire, par irrigation si nécessaire, les besoins en eau des cultures.

Perrier

Cumul de l'évaporation de la surface du sol et de la transpiration des plantes.

La transpiration des végétaux n'est pas comme pour les animaux une excrétion active (sueur), mais un simple phénomène passif d'évaporation énergétique qui se produit au sein de la feuille, dans les méats des tissus lacuneux et en particulier les chambres sous-stomatiques. Par rapport à l'évaporation, la transpiration signifie que l'eau évaporée provient de l'eau du sol qui a transité dans les racines et le xylème (sève brute) pour atteindre les sites d'évaporation de la feuille, à travers les cellules ou entre les parois du tissu lacuneux. Ce terme signifie aussi que la vapeur d'eau produite doit s'échapper de la feuille par un processus de diffusion de la vapeur à travers les ostioles des stomates (pores disséminés à la surface des feuilles) puisque le reste de la feuille est presque totalement imperméable (cuticule). Ces stomates représentent le système de régulation des pertes par transpiration (régulation stomatique) ; la fermeture stomatique peut réduire presque complètement les pertes d'eau, lorsque l'eau du sol se raréfie et que son potentiel hydrique atteint le point de flétrissement permanent.

Cette régulation stomatique conduit à définir plusieurs valeurs, essentielles pour aborder le calcul de l'évaporation réelle (ETR ou ET) des cultures :

L'iévaporation potentielle (EP) est l'évaporation d'une structure donnée (définie par la répartition des surfaces foliaires selon la hauteur du couvert) dont toutes les surfaces d'échange (sol et culture) sont saturées en eau (culture mouillée après une pluie ou la rosée) ; il n'y a donc plus de frein hydrique à l'évaporation (cuticule). L'évaporation potentielle théorique, ainsi définie par Perrier, est alors calculable pour toute surface en fonction des facteurs du climat et de la structure de la végétation qui détermine le coefficient d'échange convectif, h(U) en m/s, sous la dépendance forte de la vitesse du vent, U.

L'évapotranspiration maximale (ETM) est l'évaporation d'une culture réelle, mais avec la condition particulière d'une disponibilité en eau maximale pour la culture (sol à la capacité de rétention au champ). L'ETM est alors une valeur réduite par rapport à la valeur potentielle EP, due à la présence des stomates et du frein qu'ils opposent à la vapeur d'eau même lorsqu'ils sont pleinement ouverts. Dans ces conditions de bonne alimentation en eau, la résistance stomatique moyenne du couvert, fonction de la répartition et de la morphologie des feuilles et de leurs stomates, prend une valeur minimale qui dépend seulement de la croissance de l'indice foliaire total du couvert considéré (r_min exprimée en s/m). On démontre alors la stricte proportionnalité de l'évapotranspiration maximale à la valeur de l'évaporation potentielle (ETM = a_o EP). L'expression théorique de ce coefficient a_o permet son calcul uniquement à partir de la connaissance de cette résistance minimale. Sans autre facteur limitant pour la culture, le calcul de cette évapotranspiration maximale tout au long de la croissance du couvert (évolution de l'indice de surface foliaire) permet de définir le besoin maximal d'eau qui conduit à une production maximale.

L'évapotranspiration réelle (ETR ou ET) est, à un moment donné, la perte d'eau de la culture par évaporation qui ne dépend, par rapport à EP ou ETM, que de l'état de la réserve en eau du sol. Cette perte par évaporation est fonction de la régulation stomatique du couvert, r_c, qui varie de sa valeur minimale (r_min pour ETM) à une valeur pratiquement infinie (stomates fermés) quand le potentiel du sol devient inférieur au point de flétrissement permanent ; cette situation extrême entraîne une valeur nulle de la transpiration et quasi nulle de l'évapotranspiration réelle ET, si la surface du sol est sèche. La valeur d'ET se calcule à partir de la résistance stomatique en fonction de la diminution des réserves disponibles dans le sol (loi d'évolution semi-empirique). Le calcul d'ET est alors identique à celui d'ETM (ET = a EP) ; la valeur de la résistance r_c, introduite dans l'expression du coefficient a_o à la place de la résistance minimale (r_min), donne la valeur du coefficient a.