Passage de l’eau de l’état liquide à l’état gazeux (vapeur).

La nature du phénomène

L’évaporation constitue un processus de diffusion, avec transfert dans l’atmosphère de la vapeur à partir des étendues liquides, du sol et des plantes. La perte subie par le substratum géographique au bénéfice de l’air s’exprime en millimètres d’eau évaporée (dans l’unité de temps : jour, mois, année). On distingue le passage direct de la vapeur, du sol, des mers, lacs et rivières à l’atmosphère (évaporation), et le transfert réalisé depuis les végétaux (transpiration). Le phénomène global correspond donc très précisément à l’évapotranspiration. On parlera ici indifféremment d’évaporation ou d’évapotranspiration. On conçoit facilement qu’un écart sensible puisse se creuser, sous un climat ou en un temps donné, entre l’évaporation (ou évapotranspiration) réelle et celle qui pourrait intervenir si l’on fournissait au substratum (sol, végétation) de l’eau en quantité suffisante. Un tel écart se produit effectivement sous climat sec et chaud (grand pouvoir d’évaporation et faible quantité d’eau à évaporer), mais s’annule au-dessus d’une nappe liquide. Cela permet de distinguer entre l’évapotranspiration réelle (E. T. R.) et l’évapotranspiration potentielle (E. T. P.).

Les facteurs de l’évaporation

Deux milieux interviennent de ce point de vue : la source en vapeur d’eau (substratum géographique) et le réceptacle atmosphérique.

La source

La vaporisation de l’eau implique au départ un très fort apport calorifique extérieur. L’eau, pour passer à l’état gazeux, absorbe de la chaleur (chaleur de vaporisation), d’où la sensation de fraîcheur consécutive à l’évaporation des gouttes de pluie au contact du sol, après un orage d’été. L’apport calorifique provient de l’énergie solaire, soit directement, soit par l’intermédiaire de la chaleur emmagasinée par la surface d’évaporation. Il y a aussi celle que renferme l’air passant au-dessus de cette dernière. Le passage de l’eau de l’état liquide à l’état gazeux aboutit tout d’abord à une concentration de la vapeur à la surface du milieu évaporant. L’évaporation ne se produit cependant que si cette concentration est plus forte que dans l’air, d’où la nécessité d’un gradient vertical dans la tension de vapeur d’eau. Le transfert de l’eau évaporée à l’atmosphère s’accompagne de celui de la chaleur qui aura présidé à l’opération. Celle-ci se trouvera libérée au moment du retour de l’eau à l’état liquide (condensation). Ainsi on parle, pour désigner la chaleur contenue dans l’air chargé de vapeur, de chaleur latente de condensation. Les échanges de chaleur auxquels on aboutit sont importants, puisque l’énergie calorifique absorbée lors de l’évaporation est de l’ordre de 600 calories par gramme d’eau (énergie restituée lors de la condensation). On conçoit, dans ces conditions, que l’apport calorifique puisse être un facteur limitant de l’évaporation : évaporation médiocre sous climat froid, favorisée sous climat chaud. L’évaporation (ou l’évapotranspiration) dépend ensuite du degré d’humidité de la source et aussi de ses dimensions ; la vitesse d’évaporation croît lorsque la surface de contact avec l’air augmente. En ce sens, certains auteurs estiment que l’évapotranspiration est plus importante sur un sol convenablement humidifié que sur l’eau, les inégalités du sol augmentant la surface d’évaporation. D’autres auteurs font remarquer par contre que, sous dispositions climatiques identiques, l’évaporation réalisée au-dessus d’un sol rugueux ne peut l’emporter sur celle qui interviendra à la surface d’une nappe liquide, du fait de l’application, dans les deux cas, d’une énergie calorifique égale. Effectivement, la quantité de calories disponibles (facteur limitant) n’est pas nécessairement suffisante pour exploiter les virtualités que peuvent offrir des surfaces évaporantes accrues. En somme, pour apprécier l’importance de l’évapotranspiration, il ne faut pas se préoccuper que de l’ampleur des surfaces évaporantes. Il faut tenir compte aussi du bilan énergétique présidant au phénomène. On peut alors se demander si l’évaporation est plus sensible en eau agitée qu’en eau calme, et aussi sur sol couvert de forêt que sur sol nu. D’après ce qui vient d’être dit, on devrait répondre parla négative. Et pourtant, il est d’observation courante, dans nos régions, que la présence d’une forêt aggrave la pluviosité au-dessus de son aire d’implantation, ce qui peut faire penser à un surcroît local d’alimentation en vapeur d’eau.

La source peut intervenir enfin par un rôle de frein : freinage dans la conduction de l’eau à travers le sol et les plantes avant transformation en vapeur à la surface.

Le milieu atmosphérique

L’air ne reçoit de la vapeur d’eau que tant qu’il n’est pas saturé. Au-delà de ce seuil, il y a condensation. Or, ce seuil est plus vite atteint quand l’air est froid. La teneur maximale en vapeur d’eau dépend donc de la température de l’air. Un air chaud absorbera davantage de vapeur d’eau qu’un air froid, sans être saturé. C’est l’humidité relative qui signale la situation de l’air à l’égard de la saturation. Une humidité relativement faible (moins de 50 p. 100) révèle un air sec capable d’absorber encore beaucoup de vapeur d’eau. Un air à faible humidité relative favorise donc l’évaporation... à la condition toutefois que le substratum évaporant soit suffisamment fourni en eau. S’il n’en est pas ainsi, il y a un fort écart entre la réalité (E. T. R.) et les virtualités (E. T. P.). C’est ainsi qu’au cœur du Sahara — où l’apport en eau est pratiquement inexistant et par voie de conséquence où l’E. T. R. est quasi nulle —, on estime que l’E. T. P. peut atteindre de 4 000 à 6 000 mm par an (très faible humidité relative de l’air et aussi intense apport calorifique).