Déserts : définitions et caractéristiques

Déserts : définitions et caractéristiques

Qu’est-ce qui fait un désert ?

1. La température est occasionnellement citée pour définir les déserts, mais il existe des déserts froids et des déserts chauds. Les déserts froids, tels que les régions polaires,les régions de haute altitude, le Grand Bassin dans l’ouest de l’Amérique du Nord, le Takla-Makan du plateau tibétain (12 000′ d’altitude) devraient être exclus dans une définition qui n’énumérerait que les températures élevées.

2. La productivité est parfois invoquée comme définition des déserts

DictionnaireWebsters- une région inculte sans habitants ; une région sauvage ; une région sèche, stérile, sablonneuse, naturellement incapable d’entretenir presque toute vie végétale ou animale. Synonyme : déchets. La racine moyen-anglaise du mot signifie « délaissé » ou « abandonné ».

Biome – l’une des principales catégories d’assemblages végétaux distinctifs du monde ; par exemple, la toundra, la forêt tropicale humide, le désert.

Productivité – La productivité primaire est le taux auquel l’énergie est stockée sous forme de matière organique par la photosynthèse.

La productivité primaire nette est le taux auquel les plantes stockent l’énergie ou la matière organique, qui n’est pas déjà utilisée dans la respiration. On la voit comme la croissance des plantes, et c’est ce qui est disponible pour la consommation par les hétérotrophes.

.

Type d’écosystème	Productivité primaire nette : g/m2/an	Moyenne
Forêt tropicale humide
Forêt éternelle tempérée
Toundra/alpine
. Désert/semi-désert
Désert extrême
Océan ouvert	.
Récifs coralliens
Estuaires

3. Aridité. Selon la définition la plus simple, un désert est une zone recevant une moyenne de dix pouces ou moins de précipitations par an. Pourtant, même cette définition est incomplète. Les précipitations que reçoit une zone dépendent d’un certain nombre d’autres facteurs :

quand les précipitations tombent,

quelle quantité à la fois,

quelles sont les conditions du sol.

De nombreux facteurs influencent la valeur que les plantes tirent de l’humidité qu’elles reçoivent ; par conséquent, ces facteurs sontinstrumentaux pour déterminer le type d’habitat établi.

a. Une pluie douce et trempée profite davantage à la végétation qu’une violente explosion de nuages, qui entraîne un ruissellement rapide et une perte d’humidité.

b. Plusieurs averses bien espacées ont plus de valeur qu’une seule pluie, même si le même total de précipitations peut être produit. Cela a à voir avec la phénologie du développement des plantes.

c. L’humidité reçue en été sera plus facilement évaporée que celle reçue par temps plus frais ; inversement, l’humidité reçue par temps chaud peut être grandement nécessaire à la végétation pour survivre à cette période de stress particulière.

d. L’humidité reçue en hiver peut être à un moment où la plupart des plantes sont en dormance et ne prennent pas l’humidité disponible.

e. Des précipitations de moins de dix pouces sur des sols argileux peuvent être retenues dans le sol pendant longtemps pour que les plantes y puisent ; alors qu’un excès de souvent pouces dans un sol très sablonneux et poreux peut rapidement disparaître à des profondeurs au-delà de ce que les racines des plantes peuvent atteindre.

f. Une averse occasionnelle ne mettra pas fin aux conditions désertiques, bien que les plantes et les animaux seront prompts à en profiter. Un endroit dans le désert de That, en Inde, a reçu 33,5 pouces de pluie en deux jours, mais il a fallu attendre très longtemps avant qu’elle ne s’écoule à nouveau. L’eau qui tombe disparaît rapidement et le sol reste sec.

Des précipitations annuelles de dix pouces ou moins constituent une figure moyenne. La nature erratique de l’occurrence des précipitations est une caractéristique de base des précipitations dans le désert. Yuma, AZ a connu des extrêmes allant de 0,28″ de pluie à 11,4″ de pluie par an. La moyenne annuelle est de 3,4 pouces de pluie.

Un exemple de la nature erratique des précipitations dans le désert peut être observé à Bagdad, CA, dans le désert de Mojave, qui a une moyenne annuelle de 2,25 pouces de pluie. Bagdad détient le record de la plus longue période sèche aux États-Unis, subissant 767 jours – du 3 octobre 1912, au 8 novembre, 1914 – sans précipitation.

L’aridité définit un désert, mais il ne serait pas ainsi qu’un désert est un endroit où il ne pleut jamais. Il pleut occasionnellement dans la plupart des déserts. L’important n’est pas de savoir s’il pleut ou non, mais ce qui arrive à la pluie pendant qu’elle tombe, et une fois qu’elle atteint le sol.

1.La vitesse à laquelle un liquide s’évapore dépend du nombre de molécules d’eau dans la couche limite de l’air.

a. Plus l’air contient de molécules d’eau, plus le liquide s’évapore lentement.

b. Il s’évaporera d’autant plus vite qu’il y a moins de molécules d’air.

2. Le nombre de molécules d’eau que peut contenir un volume d’air donné dépend de la température.

a. Plus la masse d’air est chaude, plus elle peut contenir de molécules.

i. L’air très chaud, 95F (35C) sera saturé lorsque la pression de vapeur de saturation atteint 56,2 mb (millibars), ce qui signifie que la vapeur d’eau représente 5,6% de la masse totale de l’air.

iii. En d’autres termes, une forte baisse de température réduit considérablement la capacité de rétention d’eau de l’air.

3. L’humidité relative est la quantité de vapeur d’eau dans l’air divisée par la quantité de vapeur d’eau nécessaire pour saturer l’air à cette température, multipliée par 100.

a. (La saturation se produit lorsqu’aucune autre molécule d’eau ne peut rejoindre un volume d’air).

b. L’air chaud peut contenir beaucoup plus de vapeur d’eau que l’air frais ; il faut plus de vapeur d’eau pour le saturer.

c. Plus l’air est chaud, moins il est susceptible d’être besaturé et, par conséquent, plus l’eau s’y évapore (ou s’y vaporise) facilement.

Evapotranspiration

Les plantes prélèvent de l’eau du sol et la libèrent sous forme de vapeur dans l’air (transpiration). Il est difficile de mesurer la transpiration séparément de l’évaporation, aussi les deux sont souvent combinés, sous le nom d’évapotranspiration.

Les déserts se forment si la quantité de pluie qui tombe est inférieure à la quantité qui s’évapore.

Les déserts sont secs. En particulier, leurs sols sont secs. Le degré de sécheresse dépend de la température de l’air, des vents, du type de sol et de la quantité de précipitations. Un climat désertique est un climat dans lequel il y a plus d’eau qui s’évapore du sol que le sol n’en reçoit en pluie ou en neige.

Sur une période de temps prolongée, le sol ne peut pas perdre plus d’eau qu’il n’en reçoit. Au lieu de l’évaporation, ce qui importe est l’évapotranspiration potentielle.

1. L’évapotranspiration réelle(ETR) est la quantité d’eau réellement perdue d’un site.

2. L’évapotranspiration potentielle(EP) est la quantité d’eau qui pourrait être perdue d’un site donné, s’il y avait de l’eau à perdre ; la quantité maximale d’eau qui s’évaporera et sera transpirée si l’approvisionnement est illimité est appelée l’évapotranspiration potentielle.

i. Cela fait référence au pouvoir d’évaporation de l’atmosphère.

ii. Dans une région où l’eau est abondante, une forêt tropicale, l’évapotranspiration réelle peut être égale à l’évapotranspiration potentielle.

iii. Dans les déserts, par contre, où il y a peu d’eau à perdre par évaporation, l’évapotranspirationactuelle est bien inférieure à l’évapotranspirationpotentielle..Déserts : AET<PET.

iv. Cette vitesse est proche de celle à laquelle l’eau s’évaporerait d’une surface d’eau libre et peut être mesurée en utilisant un bac d’évaporation. Un récipient de taille standard est placé à l’air libre et rempli d’eau. La profondeur de l’eau est mesurée au début et à la fin d’une période de temps appropriée – 1 jour, 1 semaine. Le taux d’évaporation est calculé à partir de la variation de la profondeur. Dans les climats frais et humides du nord de l’Europe, environ 8 pouces d’eau s’évaporent en un an. Dans certaines parties du Sahara, l’évaporation dépasse 90 pouces par an. Cela dépasse largement les précipitations annuelles de la région, et définit la région comme un désert.

Si la terre est destinée à la culture, la quantité d’eau fournie par l’irrigation doit dépasser l’évaporation potentielle pendant la saison de croissance.

v. Si la TEP est supérieure aux précipitations, des déserts se développeront.

3. A quel point une terre est-elle sèche ? La différence entre l’ETA et la TEP peut être une bonne mesure de l’aridité.

i. Avec le rapport TEP/P, une zone supérieure à 3,0 est dite semi-aride.

ii. Certaines parties du désert de Sonoran enregistrent un rapport de 4,3.

iii. La région autour de Yuma, AZ a un rapport PET/P de 30.

iv. L’intérieur du désert du Sahara est un énorme 600!

4. Les températures qui comptent le plus pour les organismes vivants dans le désert est la température au niveau du sol, et au milieu de la journée, la temp au niveau du sol est considérablement plus chaude que l’air environnant. Dans le Sahara, le sable et la roche peuvent atteindre des températures de 170F.

C’est plus que le manque d’eau qui est impliqué dans la production d’un désert. En fait, c’est plus que le manque d’eau qui est impliqué dans la production d’un manque d’eau.

1. La température joue un rôle vital.

a. Les températures élevées aggravent les effets ou les pénuries d’eau. Les températures élevées augmentent les taux d’évapotranspiration qui, à leur tour, augmentent l’aridité.

b. Le record de température élevée pour l’hémisphère occidental est de 134F le 10 juillet 1913, dans la Vallée de la Mort, CA. Cette température n’est dépassée que par un seul record mondial – 136,4F – signalé en 1922 à El Azizia, en Libye. Tout comme les extrêmes de précipitations jouent un rôle important dans la survie des êtres vivants dans le désert, les extrêmes de température sont également importants pour instruire les communautés biotiques du désert. Les maxima estivaux élevés sont souvent soutenus pendant de longues périodes dans les déserts du sud-ouest – Forrest Shreve, l’un des premiers écologistes du désert, a noté que les périodes de 90 jours consécutifs avec un maximum d’au moins 100F ne sont pas exceptionnelles pour certaines parties du désert de Sonoran.

2. L’ariditécontribue à une chaleur diurne intense.

a. Il y a peu d’humidité atmosphérique pour absorber ou dévier les rayons du soleil.

b. Une grande partie du rayonnement atteint la surface du désert et la réchauffe pendant la journée

c. La nuit, la chaleur est libérée dans l’espace car la surface émet un rayonnement infrarouge qui s’échappe sans entrave à travers l’atmosphère sèche.Il en résulte d’importantes fluctuations diurnes de la température. La ville sèche de Tonopah, NV a une fluctuation diurne de 34 F en juillet ; la ville humide de Dayton, OH a la même température moyenne, mais avec une fluctuation diurne de seulement 21 F.

d. L’aridité et la chaleur sont étroitement liées et se répercutent positivement l’une sur l’autre.

i. La chaleur augmente l’évapotranspiration, ce qui favorise l’aridité.

ii. L’aridité favorise une augmentation des pénétrations du rayonnement solaire et un fort réchauffement de la surface.

3. Fluctuations de température

1. Le manque d’humidité entraîne une faible humidité relative et la formation d’une couverture nuageuse limitée.

i. Un pourcentage très élevé du rayonnement solaire possible est donc reçu.

ii. Avec peu de vapeur d’eau dans l’air, et peu de couverture nuageuse ou de croissance végétale pour dévier les rayons du soleil, environ 90% du rayonnement solaire possible atteint la surface du sol et la couche d’air inférieure dans le désert, ce qui entraîne des températures élevées de l’air et de la surface du sol.

iii. (Les températures à la surface du sol sous le soleil sont souvent de 30 à 50 F plus élevées que les températures de l’air officielles qui les accompagnent, prises dans des conditions normalisées).

iv. Les zones humidesreçoivent environ 40 % du rayonnement solaire possible, 60 % étant déviés avant qu’ils n’atteignent le sol et les niveaux d’air inférieurs.

2. Après le coucher du soleil dans les déserts, la chaleur est rapidement rayonnée vers le ciel, avec environ 90 % qui s’échappent non entravés.

i. Dans les climats humides, la chaleur gagnée aux niveaux inférieurs pendant la journée est moins facilement perdue,avec environ 50% qui s’échappe, et le reste étant dévié vers le bas et retenu par la croissance ainsi que par les nuages, l’eau et la poussière dans l’air.

ii. Dans les climats humides, les températures ne fluctuent donc que modérément du jour à la nuit.

iii. Dans les environnements désertiques, l’écart entre les températures maximales du jour et minimales de la nuit est extrême. La différence peut être de 50 degrés ou plus.

4. Les vents sont fréquents dans le désert. Causés par:

a. Les modèles atmosphériques généraux

b. La topographie locale

c. Le réchauffement et le refroidissement rapides de l’air près de la surface du sol.

En raison de leur fréquence et de l’air qu’ils font circuler – souvent chaud et sec – les vents constituent une force évaporatoire puissante lorsqu’ils balaient le sol et les êtres vivants sur leur passage.

a. Ils contribuent aussi largement à l’érosion (déflation) de la surface du sol.

b. La poussière et le sable qu’ils transportent agissent souvent comme des agents d’abrasion, en sablant les roches et les plantes.

c. Agents de dépôt, déplaçant des matériaux meubles – sol, poussière, sable, plantes mortes – d’un site à l’autre.

En raison de l’ouverture du terrain, le vent se déplace relativement sans entrave.

Les tourbillons de poussière, ou vents tourbillonnants – courants d’air rotatifs atteignant parfois plusieurs centaines de pieds de hauteur et transportant de la poussière, du sable et des débris – sont fréquents les jours chauds et calmes.

a. Ils sont provoqués lorsque le réchauffement extrême de la surface du sol entraîne des colonnes d’air ascendant. L’air environnant s’engouffre dans ce vide et dévie d’un côté ou de l’autre de l’air ascendant, provoquant une forte colonne ascendante et tourbillonnante.

b. Contrairement aux tornades, elles tournent vers le haut à partir de la surface du sol.

5. L’érosion hydrique – l’un des facteurs d’érosion les plus importants dans le désert n’est pas le vent, mais l’eau.

1. Les précipitations sont souvent reçues par de violentes rafales de nuages accompagnées d’un ruissellement rapide.

2. Même lorsque les précipitations sont reçues de manière moins violente, l’absorption peut encore être entravée, car une grande partie de la surface du désert est constituée de roches ou de gravier, ou présente d’autres facteurs à caractère peu ou pas absorbant.

3. En Amérique du Nord, les déserts géologiquement jeunes présentent de nombreuses chaînes de montagnes rocheuses, basses mais précipitées, qui reçoivent souvent une grande partie des précipitations du désert, mais vers lesquelles une grande partie de cette eau s’écoule rapidement.

4. Dans les déserts,les surfaces du sol, plus dénudées que couvertes de végétation, sont vulnérables à ces forces hydriques occasionnelles mais très destructrices.

5. Bajada – le matériau transporté dans le ruissellement rapide des escarpements montagneux, est laissé tomber et étalé en forme d’éventail, classé du matériau le plus lourd en haut de la pente au plus léger en bas. Un certain nombre de ces éventails alluviaux contigus, qui finissent par fusionner les uns avec les autres, est connu sous le nom de bajada.

6. Les lavabos, les arroyos, les oueds – sont des lits de cours d’eau normalement secs transportant occasionnellement un écoulement lourd et bref, qui se drainent vers les centres des bassins, dont certains sont connus comme des puits.

Les laves sèches, une caractéristique dominante du paysage désertique, sont facilement visibles sur la surface ouverte et peu végétalisée. En tant que récipiendaires des eaux de ruissellement, leurs bords supportent une végétation plus lourde et plus étendue que celle de la zone environnante. Les bords des laves ou des cours d’eau peuvent être marqués par la croissance importante de grands peupliers, de mesquites, de saules et d’autres espèces de plantes lorsque la réception d’une quantité suffisante d’eau le permet.

Le désert n’est pas facile à définir, mais certainescaractéristiques peuvent être énumérées :

1. des régimes de précipitations faibles et irréguliers (aridité),entraînant fréquemment une sécheresse pendant les mois d’été.

2. des températures élevées prolongées : à la fois dans l’air et dans le sol.

3. des taux élevés d’évaporation de la surface du sol.

4. des fluctuations extrêmes de température.

5. une faible humidité relative, un PET élevé.

6. une irradiation solaire élevée, souvent avec des conditions sans nuages.

a. Couverture nuageuse annuelle moyenne dans le Saharais <10%.

b. couplée à une faible HR : l’air sec transmet la lumière et la chaleur plus efficacement).

7. sol riche en minéraux, et pauvre en humus

8. érosion extrême de la surface du sol par le vent et l’eau.

Ces conditions exercent une influence profonde sur les êtres vivants – plantes, animaux, humains – qui font du désert leur maison.

Ces caractéristiques obligent les plantes vivaces à survivre dans des sols où l’humidité disponible est limitée, ce qui limite ainsi la photosynthèse et la productivité, et peuvent placer les organes végétaux dans des conditions thermiques diurnes mortelles s’ils n’ont pas d’adaptations pour faire face aux températures élevées.

Précipitations : 3 catégories de précipitations par rapport aux déserts.

1. Extrêmement aride – <70 mm (<3″) par an : Sahara, Atacama, Namib.

2. Aride(typique) – 70-150 mm par an (3-6″) : Mojave

3. semi-aride – 150-300 mm par an (6-12″) : Sonoran, Chihuahuan.

4. > 500 mm par an peuvent encore être considérés comme un désert si la pluie arrive dans un laps de temps très restreint.Des tempêtes de pluie uniques peuvent dépasser les moyennes annuelles, comme en janvier 1995 à Las Vegas : 100 mm de pluie en un jour(l’année est de 100-200 mm : 4-8″). Les zones où les graviers sont profonds et étendus peuvent également « perdre » l’eau fonctionnelle des aquifères souterrains profonds. « Fonctionnelle » signifie non disponible pour les organismes.

5. Le brouillard est important à la fois pour les déserts d’Atacama (0,04″/an) et du Namib (<2″/an).

Déserts polaires

Un climat chaud et de faibles précipitations produiront un désert, mais comment un climat extrêmement froid y parvient-il ? La réponse réside dans la température de l’air et l’humidité qu’il peut retenir.

1.L’air qui se déplace vers les régions polaires voyage à haute altitude, où la température de l’air est très basse. Parce qu’il est si froid, sa vapeur d’eau se condense et tombe sous forme de précipitations au cours de son voyage. Au moment où l’air atteint les régions polaires, où il descend au niveau de la surface, il est très sec.

2.Température froide parce que:

a.Astronomique : L’Antarctique ne reçoit qu’une lumière solaire diffuse ; même en été, le soleil ne s’élève pas haut au-dessus de l’horizon. L’été, la lumière du jour est presque constante ; l’hiver, l’obscurité est presque constante. Toute chaleur absorbée pendant les longues journées d’été est rapidement perdue pendant les longues nuits d’hiver.

b. Lorsque le soleil brille, la plupart de sa lumière et de sa chaleur sont réfléchies. La réflectivité d’une surface est appelée son albédo. La neige fraîchement tombée a un albédo de 75 à 95 % (proportion du rayonnement qu’elle réfléchit). Le sable sec a un albédo assez important, mais de seulement 35-45%. Un champ d’herbe a un albédo de 10%.

c. L’Antarctique est également un continent élevé, avec une moyenne d’environ 8000′ au-dessus du niveau de la mer. La hauteur de sa surface rend le climat encore plus froid car la température de l’air diminue avec l’altitude. La surface réelle du continent est plus froide (et plus haute), à cause de la glace.

Les plantes sont très espacées à cause du manque d’humidité.

1. Certaines zones peuvent être totalement dépourvues de végétation.

2. Une grande partie de la surface du désert est exposée, soumise à l’érosion par le vent et l’eau.

3. La rareté de la végétation entraîne un sol pauvre en humus (partie organique du sol).

4. Les sols désertiques ontacquis de grandes quantités de sels de sodium et de potassium ainsi que d’autres minéraux hydrosolubles en raison des taux élevés de minéralisation dans ces régions.

5. Dans les régions plus humides, les minéraux ont tendance à être lessivés vers le bas à travers le sol car l’humidité abondante le traverse.

6. l’eau dans ledésert est insuffisante pour imbiber le sol à une grande profondeur ; là, les minéraux en suspension peuvent même être aspirés vers le haut à travers le sol par action capillaire etpoussés à la surface pour être déposés lorsque l’humidité qui les porte s’évapore.

Sols et matériaux de surface – les sols résultent de l’altération de la roche ; c’est-à-dire forment l’action du soleil, du vent, et de l’eau.

1. Aridisols (sols arides)

a. pH élevé (alcalin)

b. Généralement moins bien développés que les sols des terres adjacentes. Peu de profil de sol.

c. Manque de matière organique,y compris l’humus (résidu organique retenant les nutriments qui enrobe les particules du sol et réduit le compactage du sol). <1% de matière organique du sol (SOL). La rétention de l’humidité et des nutriments est donc diminuée.

d. Peu de nutriments sont perdus par lessivage en raison du peu d’événements de précipitations.

e. Accumulation de selsen raison de la faible pénétration des précipitations et de l’évaporation élevée. (Les sels élevés peuvent inhiber la croissance des plantes).

f. Caliche, une accumulation de carbonate de calcium en couche dure comme de la roche, imperméable à l’eau et limitant les racines. Peut favoriser l’écoulement superficiel de l’eau, qui autrement pourrait hydrater un sol desséché. Se produit là où l’évaporation dépasse les précipitations (dans les régions ayant un substrat de carbonates/matériau rocheux parental : le calcaire).

2. Les vents modifient le sol.

a. En raison de la couverture limitée de la végétation protectrice, les particules sèches d’argile et de limon sont facilement érodées de la surface du sol. Les sables peuvent également se déplacer. Ce qui est laissé derrière est souvent une couche superficielle de pierres étroitement liées, appelée pavage du désert.

1. Le pavage du désert peut protéger le sol sous-jacent contre une érosion supplémentaire.

2. Le pavage du désert peut également empêcher les graines dispersées d’atteindre le sol sous-jacent, et peut donc limiter la germination et l’établissement des graines.

3. Le pavage du désert peut inhiber la pénétration des trains dans les profondeurs du sol, ce qui entraîne un ruissellement de l’eau (en nappe).

3. Croûtes cryptogamiques – réseau entrelacé de lichens, de mousses, de filaments cyanobactériens qui maintiennent les particules du sol en place, et fixent l’azote.

4. Malgré de graves déficits d’humidité, l’eau est un agent géomorphologique important dans les régions désertiques.

a. L’eau déplace le sol et les roches(alluvions) le long des pentes des montagnes vers les lavages et les playas, créant ce que nous appelons bajadas ou fans alluviaux.

b. L’expansion thermique de l’humidité piégée dans les roches peut provoquer la désintégration, et même dans les roches chaudes des déserts, des éclats peuvent se produire lorsque les surfaces humidifiées par la rosée gèlent dans l’air clair et lumineux.

c. Les éclaboussures de pluie et le lavage en nappe causent une érosion prononcée pendant les périodes de fortes pluies parce qu’il y a peu de végétation pour protéger la surface.

d. Vernis du désert- la fine patine de laque qui recouvre de nombreux affleurements rocheux. Ce revêtementtend à être de couleur rouge foncé à noir, et est composé en grande partie d’oxydes de fer et de manganèse avec de la silice. La remontée capillaire des sels sous l’influence d’une forte évaporation peut jouer un rôle important dans son développement. Le vernis peut se développer en 25 ans dans le Mojave et le sud-ouest américain, mais en général on croit que le vernis se développe plus lentement.

Playas – bassins non drainés à la base des bajadas. Les eaux de ruissellement des bajadas transportent le sol à texture fine et les sels dissous vers les playas.

Augmentation de la salinité

Diminution de l’aération du sol (sol à texture fine)

Diminution de l’oxygène du sol (inhibe la colonisation par les plantes)

Sujets au drainage par l’air froid. L’air froid de la nuit s’enfonce et s’accumule dans la playa.Les playas peuvent être plus froides que les bajadas environnantes et plus élevées.