Introduction : Pourquoi les déserts occupent leurs positions uniques

Les déserts, définis par leur extrême aridité et leur faible précipitation, généralement moins de 250 mm par an, sont loin d'être répartis au hasard dans le monde entier. Leurs emplacements, leur taille et leurs limites climatiques sont le résultat d'un jeu complexe entre les caractéristiques géographiques permanentes, les schémas de circulation atmosphérique et les influences océaniques. La compréhension de ces facteurs géographiques explique non seulement pourquoi les vastes déserts comme le Sahara dominent l'Afrique du Nord alors que le désert d'Atacama s'accroche à la côte ouest de l'Amérique du Sud, mais aussi éclaire la dynamique qui sous-tend l'expansion et la contraction du désert face aux pressions environnementales modernes telles que le changement climatique et l'activité humaine.

Latitude et rayonnement solaire

La ceinture subtropicale haute pression

La latitude est le contrôle géographique le plus fondamental sur la distribution globale des déserts. La majorité des déserts chauds du monde sont concentrés dans la bande latitudinale subtropicale entre environ 15° et 35° au nord et au sud de l'équateur. C'est là que la circulation Hadley, une composante majeure de la circulation atmosphérique de la Terre, crée des zones persistantes de haute pression de surface connue sous le nom de hauts subtropicaux.

Dans cette circulation, l'air chaud et humide se lève près de l'équateur, libérant la pluie pendant qu'elle se refroidit. L'air maintenant plus sec se déplace vers la pole vers les hautes altitudes, descendant vers 30° de latitude. Au fur et à mesure que cet air descend, il réchauffe adiabatiquement (sans échange de chaleur), réduisant l'humidité relative, inhibant la formation de nuages, et créant un ciel clair avec un rayonnement solaire intense.

Ainsi, le Sahara connaît régulièrement des températures de surface supérieures à 50 °C (122 °F), avec des précipitations annuelles souvent inférieures à 50 mm dans de nombreuses régions. La combinaison de la subsidence atmosphérique persistante et du chauffage solaire intense garantit que l'évapotranspiration potentielle dépasse de loin les précipitations, caractéristique des climats hyperarides.

Pour une représentation visuelle, NASA Earth Observatory maps of land surface temperature montre comment les zones les plus chaudes s'alignent avec les ceintures subtropicales du désert, renforçant ainsi la relation forte entre latitude, rayonnement solaire et formation du désert.

Au-delà des subtropiques : Moyen Latitude et Déserts polaires

Si la latitude contrôle principalement les sites chauds du désert, les déserts se produisent aussi à des latitudes plus élevées sous différents mécanismes climatiques. Les déserts du milieu des latitudes comme les Gobi et Taklamakan en Asie centrale se forment principalement en raison des effets de la continentité et de l'ombre pluviale plutôt que du chauffage solaire.

L'air froid contient très peu d'humidité, limitant les précipitations malgré la présence de glace. Ainsi, ces déserts polaires sont définis par une faible humidité et des chutes de neige rares, les distinguant des déserts chauds mais satisfaisant encore aux critères d'extrême sécheresse. Cette diversité illustre comment la latitude interagit avec d'autres facteurs géographiques pour créer des types de déserts variés dans le monde entier.

Proximité des montagnes : l'effet de pluie

Lifting orographique et stripping d'humidité

Les montagnes orientées perpendiculairement aux vents dominants influencent significativement la formation du désert par l'effet de l'ombre de pluie. Comme les masses d'air humide rencontrent une chaîne de montagnes, elles sont forcées de se lever le long des pentes du vent. L'air qui se refroidit se refroidit et se condense, ce qui entraîne des précipitations du côté du vent.

  • Desert d'Atacama (Chili):[ Le désert non polaire le plus sec de la Terre réside dans l'ombre de pluie des Andes imposantes. Des vents d'est humide baissent les précipitations sur les pentes orientales et le bassin amazonien, laissant l'air descendant du côté occidental pratiquement sans humidité.
  • Désert de moufle (Californie, États-Unis): Les montagnes de la Sierra Nevada créent un effet d'ombre de pluie terrible. Alors que la Sierra Nevada occidentale reçoit jusqu'à 2000 mm de précipitations par année, des zones comme la Vallée de la Mort, à seulement 150 km à l'est, moyenne inférieure à 50 mm.
  • Désert Gobi (Mongolie/Chine): Ce désert froid se trouve dans l'ombre de pluie de l'Himalaya et du Plateau tibétain, qui empêchent l'humidité de la mousson de l'océan Indien d'atteindre l'Asie intérieure. Combiné à la continentité, cela crée l'une des plus grandes régions arides du monde.

L'effet de l'ombre de pluie peut s'étendre sur des centaines de kilomètres au-delà des chaînes de montagnes, influençant non seulement les zones désertiques centrales, mais aussi les régions semi-arides et steppées adjacentes. Ce phénomène géographique est essentiel pour comprendre comment les changements de la configuration du vent et du changement climatique peuvent modifier les limites du désert à l'avenir.

Courants océaniques et modèles éoliens

Stabilisation du courant froid et déserts de brouillard

Les courants océaniques froids le long des marges continentales occidentales aux latitudes subtropicales jouent un rôle crucial dans la formation des déserts côtiers.Ces courants, comme le courant de Benguela au large de la Namibie, le courant de Humboldt au Chili, le courant des Canaries près du Sahara occidental et le courant de Californie, refroidissent l'air surjacent, stabilisent l'atmosphère inférieure et inhibent la convection nécessaire aux précipitations.

Il est intéressant de noter que ces courants froids augmentent l'humidité relative près de la surface, produisant souvent d'épais brouillards côtiers. Bien que le brouillard apporte une certaine humidité, il est insuffisant pour compenser l'extrême aridité, ce qui donne des écosystèmes uniques adaptés à la récolte du brouillard, comme les espèces endémiques du désert de Namib.

Dans les sous-tropiques, les vents de l'ouest soufflent généralement d'est en ouest. Sur les marges continentales orientales (par exemple, le nord-est du Brésil, l'est de l'Afrique), ces vents apportent de l'humidité à l'intérieur des terres, supportant les climats humides. Inversement, sur les marges occidentales, les vents de l'ouest soufflent souvent au large, renforçant l'influence des courants froids.

Courants chauds et déserts intérieurs

Les courants océaniques chauds, comme le Gulf Stream dans l'Atlantique Nord et le Kuroshio Current dans le Pacifique Nord, se promènent le long des côtes continentales orientales, ce qui augmente l'évaporation et la disponibilité de l'humidité au large, mais peut paradoxalement contribuer à des conditions sèches le long des terres adjacentes, car les vents dominants éloignent souvent l'humidité de la côte, la déposant soit à l'intérieur de l'océan soit au-dessus de celui-ci.

Position continentale et distance par rapport aux océans

Aridité continentale et intérieure

La position d'une masse terrestre par rapport aux sources d'humidité océanique influence de façon significative la formation du désert. Les grands intérieurs continentaux, surtout aux latitudes moyennes, ont souvent un climat continental caractérisé par des étés chauds, des hivers froids et de faibles précipitations.

L'Asie centrale est un exemple de premier plan, où se trouvent de vastes déserts comme le Gobi, le Taklamakan, le Karakum et le Kyzylkum. Ces déserts se trouvent à des milliers de kilomètres des océans les plus proches (Pacifique, Atlantique, Indien), et les hautes montagnes environnantes (Tibetan Plateau, Altai, Tien Shan) bloquent encore plus l'intrusion d'humidité.

Contrairement aux déserts subtropicaux, les déserts continentaux présentent des variations de température extrêmes : les basses températures hivernales peuvent tomber à −40 °C alors que les hautes températures estivales dépassent 40 °C. Leur aridité n'est pas principalement causée par la subsidence atmosphérique, mais par la réalité géographique selon laquelle l'humidité est appauvrie bien avant d'atteindre ces régions intérieures.

Les activités humaines telles que l'irrigation et la digue peuvent localement augmenter l'humidité et la couverture végétale, mais sur les échelles géologiques, la continentité reste le déterminant dominant de la formation du désert intérieur. Pour plus d'informations, voir l'entrée encyclopédie Britannica sur la continentité.

Déserts d'altitude, d'orographie et de haute altitude

Déserts froids des Plateaus

L'altitude joue un double rôle dans les climats désertiques en (1) réduisant la température de l'air et donc sa capacité à retenir l'humidité, et (2) créant des barrières orographiques qui isolent les régions des sources d'humidité.

Un exemple notable est le plateau tibétain, qui atteint en moyenne environ 4 500 mètres d'altitude, où de grandes zones reçoivent moins de 250 mm de précipitations annuelles. L'air froid et mince contient peu de vapeur d'eau, et l'altitude du plateau agit comme une barrière à l'air mousson humide de l'océan Indien, produisant un vaste environnement désertique froid.

Altitude et végétation

Les types de végétation varient géographiquement, allant des plantes à coussins et des arbustes rustiques des Andes aux graminées tolérant la sécheresse et aux petits arbustes de la steppe tibétaine. Ces écosystèmes sont très sensibles aux changements de température; même un léger réchauffement peut augmenter l'évapotranspiration et la fonte du pergélisol, et peut-être étendre les zones désertiques ou modifier les modèles de végétation.

Couverture végétative, albédo et mécanismes de rétroaction

Le Loop de rétroaction désert-albédo

Les facteurs géographiques vont au-delà de la topographie physique et du climat pour inclure des caractéristiques de surface telles que la couverture végétale et l'albédo (réflexion de surface).Les déserts ont généralement un haut albédo en raison de leurs sables et roches de couleur claire, reflétant une part importante du rayonnement solaire entrant dans l'espace.

La végétation exigue réduit l'évapotranspiration, ce qui réduit l'humidité atmosphérique et réduit le nombre de nuages. Cela permet à plus de rayonnement solaire d'atteindre la surface, de sécher davantage le sol et d'empêcher la croissance des plantes.

À l'inverse, les zones densément végétales comme les forêts ont un faible taux d'albédo et une forte évapotranspiration, ce qui favorise la rétention d'humidité et les précipitations. La transition des régions désertiques aux régions non désertiques représente souvent un point de basculement dans ce système de rétroaction, où de petits changements climatiques ou d'utilisation des terres peuvent entraîner des changements rapides dans la couverture végétale et l'étendue du désert.

Les activités humaines telles que le surpâturage, la déforestation et les mauvaises pratiques agricoles peuvent perturber cet équilibre et conduire à la désertification, l'expansion des conditions désertiques dans des terres jusque-là productives. La région sahélienne au sud du Sahara est un exemple classique, où la perte de végétation interagit avec des facteurs géographiques tels que la latitude et les modèles de vent pour entraîner l'expansion du désert.

Impacts anthropiques et changements climatiques sur l'étendue du désert

Alors que des facteurs géographiques naturels tels que la latitude, les chaînes de montagnes, les courants océaniques, la position continentale et l'altitude ont façonné les déserts à l'échelle géologique, les activités humaines et les changements climatiques modifient maintenant activement leurs limites et leur dynamique.

Les changements d'utilisation des terres [, y compris le surpâturage, la déforestation, l'irrigation non durable et l'expansion urbaine, peuvent dégrader les sols et réduire la couverture végétale, augmenter l'albédo de surface et promouvoir la désertification.

Le changement climatique ajoute une autre couche de complexité en modifiant les modes de circulation atmosphérique, les courants océaniques et les régimes de précipitations.Les températures chaudes augmentent les taux d'évapotranspiration, ce qui peut augmenter les zones arides vers la pole et vers l'altitude.

À l'inverse, certains déserts peuvent se contracter si des conditions plus humides se développent en raison de changements dans les régimes éoliens ou d'une augmentation des précipitations, bien que ces changements soient très spécifiques à la région et incertains.

Il est essentiel de comprendre les facteurs géographiques et climatiques complexes qui influent sur les déserts pour gérer les ressources en eau, la biodiversité et les moyens de subsistance humains dans les régions arides et semi-arides du monde entier.