Le retour d’humidité du sol lié au gel-dégel contribue fortement à la phénologie printanière sur le plateau Qinghai-Tibet en réchauffement

Pourquoi le printemps arrive plus tôt sur le haut plateau asiatique

Sur les vastes prairies du plateau Qinghai–Tibet, le verdissement printanier survient de plus en plus tôt ces dernières décennies. L’avance du débourrement est importante car elle stimule la croissance des plantes, capte davantage de dioxyde de carbone dans l’air et modifie la manière dont l’eau circule entre la terre et l’atmosphère. Cette étude révèle qu’un acteur négligé — l’eau expulsée et redistribuée dans le sol lors des cycles de gel et de dégel — est une raison majeure pour laquelle la végétation de ce « troisième pôle » se réveille chaque année de plus en plus tôt.

Moteur d’eau caché sous le sol gelé

En saison froide, la couche superficielle du sol sur le plateau gèle et dégèle à plusieurs reprises. À mesure que la zone de congélation progresse vers le bas, elle attire l’eau liquide vers le haut, concentrant l’humidité dans la zone racinaire avant que tout ne gèle. Quand la chaleur printanière arrive, cette glace fond d’abord dans la couche supérieure, fournissant soudainement aux racines un afflux d’eau liquide. Les auteurs appellent « retour d’humidité du sol » cette remontée d’eau vers les couches superficielles. À partir de données de 32 sites collectées entre 2003 et 2024, ils ont distingué cette eau liée au gel–dégel des pluies printanières ordinaires afin d’évaluer comment chacune influence le moment d’entrée en saison de croissance, ou « verdissement printanier ».

Mesurer l’importance réelle de l’eau

Pour séparer les effets de ces différentes sources d’eau, l’équipe a développé un nouveau cadre qui suit la façon dont l’humidité du sol atténue le stress hydrique des plantes. Ils ont utilisé des notions bilancielles énergie–eau pour définir un niveau critique d’humidité du sol en dessous duquel les plantes sont principalement limitées par le manque d’eau, et au-dessus duquel elles sont surtout limitées par la lumière et la chaleur disponibles. En comparant les courbes réelles d’humidité printanière avec une courbe de référence représentant le dessèchement du sol sans apports nouveaux, ils ont estimé quelle part du regain d’humidité printanier provenait du processus de gel–dégel par rapport aux précipitations. Ils ont ensuite relié ces mesures aux enregistrements satellitaires et de terrain du moment où la végétation verdit chaque année.

L’eau du gel–dégel prime sur la pluie et la chaleur

Sur l’ensemble du plateau, l’eau liée au gel–dégel s’est révélée être le facteur unique le plus puissant avançant le début de la saison de croissance. En moyenne, elle expliquait environ un cinquième du déplacement observé vers un printemps plus précoce, plus que la température de l’air printanière et plus que l’effet direct des précipitations printanières. Les sites dotés d’« couches actives » épaisses — la zone saisonnièrement décongelée au-dessus du pergélisol pouvant dépasser deux mètres — montraient une sensibilité particulièrement marquée : lorsque cette couche dépassait environ 2,2 mètres, l’influence de l’humidité de surface liée au gel–dégel augmentait d’environ un tiers. Dans le même temps, l’étude montre que l’effet bénéfique d’un apport d’eau a des limites : lorsque les sols deviennent trop humides, les plantes rencontrent probablement des manques d’oxygène et des pertes de nutriments, ralentissant voire inversant l’avance du verdissement printanier.

Sol changeant, bilan carbone changeant

Avec le dégel du pergélisol, la couche active s’approfondit et la façon dont l’eau circule dans le profil du sol se modifie. Dans un premier temps, l’eau de fonte issue de glaces plus profondes peut recharger les horizons moyens et aider à alimenter les couches supérieures lors des cycles gel–dégel. Au-delà du seuil de 2,2 mètres, cependant, des canaux plus profonds et une structure du sol altérée laissent plus d’eau s’écouler latéralement ou vers le bas au lieu de remonter vers la surface. L’étude montre que, même avec ces changements, l’eau du gel–dégel reste un déclencheur clé du verdissement anticipé, tandis que la pluie printanière gagne en importance dans les régions à couche active plus épaisse. Un verdissement plus précoce est, à son tour, étroitement lié à une plus forte absorption de carbone au printemps : sur la plupart des sites, les années avec un printemps avancé sont celles où les terres ont absorbé davantage de carbone de l’atmosphère.

Ce que cela signifie pour l’avenir de la « tour d’eau asiatique »

Les résultats soulignent que le comportement printanier des écosystèmes du plateau n’est pas contrôlé par la température seule. Un mécanisme naturel d’autorégulation de l’eau dans le sol — piloté par le gel–dégel — aide actuellement les plantes à démarrer plus tôt et à absorber plus de carbone chaque année. Mais le réchauffement en cours et la dégradation du pergélisol peuvent affaiblir progressivement ce mécanisme en modifiant la quantité d’eau qui atteint la zone racinaire au printemps. Ce changement pourrait se répercuter sur les ressources en eau régionales et sur le bilan carbone à travers l’Asie. Protéger la stabilité des sols et intégrer ces dynamiques d’eau liées au gel–dégel dans les modèles climatiques et couplés Terre-système sera crucial pour anticiper les évolutions futures de la santé des écosystèmes et de la sécurité hydrique en aval.

Citation: Zhao, H., Sun, S., Song, C. et al. Freeze-thaw-driven soil moisture return significantly contributes to spring phenology on the warming Qinghai-Tibet Plateau. Nat Commun 17, 3981 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-71956-1

Mots-clés: phénologie du printemps, gel–dégel du sol, plateau Qinghai–Tibet, pergélisol, absorption de carbone