Résistance des arbres aux tempêtes : l’impact de la teneur en eau des sols étudié pour la première fois

Les scientifiques d’INRAE ont mené cette étude pour comprendre le rôle du statut hydrologique du sol sur l’enracinement du Pin maritime dans les sols sableux qui dominent dans le massif landais, en combinant des expérimentations de terrain et de la modélisation. Le massif landais, le plus vaste massif forestier d’Europe de l’Ouest, a été durement touché par les tempêtes hivernales depuis une vingtaine d’années.

Un modèle pour simuler la résistance au déracinement en fonction de la teneur en eau des sols

Sur le terrain, les scientifiques ont mesuré la résistance des arbres au cours de tractions allant jusqu’au déracinement complet, et selon des conditions de teneur en eau des sols contrastées. Ils ont réalisé ces expérimentations sur des Pins maritimes âgés de 14 ans. Ils ont ensuite excavé et transféré en laboratoire les systèmes racinaires prélevés pour pouvoir reconstituer leur architecture 3D. Les propriétés hydriques et mécaniques des sols ont également été mesurées en laboratoire pour les différentes couches du sol du site expérimental.

En parallèle, un modèle a été développé pour simuler le renversement d’un arbre selon l’humidification progressive des différentes couches du sol. Ce modèle intègre la distribution 3D des racines de structure dans les différentes couches de sol.  L’évolution de la résistance au renversement par le vent a été analysée par simulation, lors de la propagation d’un front de saturation au cours de précipitations intenses d’une part, et lors de la montée de la nappe phréatique liées à une période continue de précipitations d’autre part.

Le point de saturation complète des sols en eau, élément déterminant

Le résultat majeur de cette étude montre que c’est au moment où la saturation complète en eau du sol est atteinte que la résistance au déracinement chute considérablement. Tant que ce point n’est pas atteint, l’augmentation de la teneur en eau du sol ne modifie pas de façon majeure la stabilité de l’arbre au vent. Ceci est dû aux spécificités des sols sableux, dont les forces de cohésion sont principalement liées au phénomène de capillarité entre les grains de sable. Ces résultats devront être étendus à l’avenir à des arbres plus âgés pour lesquels les dégâts de tempêtes sont considérables.

Ces travaux permettent de mieux comprendre de quelle manière intervient la saturation en eau des sols liée à la pluviométrie hivernale sur la résistance des arbres au déracinement. Dans un contexte de changement climatique et d'augmentation des précipitations en hiver en Europe de l'Ouest, ces résultats ouvrent des pistes en matière de gestion du risque tempête incluant notamment la surveillance des hauteurs de nappes en hiver.