Différents indices décrivent la sécheresse ou l'humidité actuelle dans des stations sélectionnées du réseau de mesures de MétéoSuisse. Les indices sont dérivés de paramètres météorologiques. Le paramètre d'entrée le plus important est la quantité de précipitations, certains indices tiennent également compte de l'évaporation.
En Suisse, on constate une augmentation de la sécheresse durant la période 1981-2020, surtout en été. Une légère diminution des précipitations, d'une part, et l'augmentation de l'évaporation due au réchauffement des dernières décennies, d'autre part, y contribuent. La sécheresse et l'humidité peuvent représenter une charge importante pour les plantes, les animaux et les hommes. Les écosystèmes ainsi que l'agriculture, la sylviculture et le domaine de l’énergie sont plus ou moins touchés en fonction de leur durée. Il est donc important d'être informé en permanence d'un éventuel manque ou excès de précipitations et de connaître l'état des sols. Pour cela, MétéoSuisse met à disposition différents indices de sécheresse. L'application suivante permet d'afficher des séries temporelles pour ces indices.
Les trois indices SPI, bilan hydrique et SPEI indiquent les écarts de la quantité de précipitations ou du bilan hydrique par rapport à la moyenne pluriannuelle sur une période donnée.
L'indice SPI décrit l’ampleur de l'écart entre la quantité de précipitations du mois précédent ou sur de plus longues périodes et la moyenne à long terme. En calculant le SPI pour différentes périodes (1, 3, 6 et 12 mois), le déficit hydrique est décrit sur des échelles de temps plus ou moins longues. Cela est utile car l’impact des sécheresses dépend fortement de sa durée. La végétation, et donc l'agriculture, est par exemple sensible aux déficits hydriques sur une période de 1 à 3 mois. Pour l'approvisionnement en eau et le secteur de l'énergie, ce sont généralement des périodes plus longues qui sont décisives.
Le bilan hydrique est défini comme la différence entre la quantité de précipitations et l'évapotranspiration potentielle. Dans ce cas, l'évapotranspiration est uniquement conditionnée par des paramètres météorologiques (température, humidité, vent et rayonnement). Le bilan hydrique résultant des précipitations et de l'évapotranspiration potentielle est donc également appelé bilan hydrique météorologique. Les valeurs positives indiquent que, sur la période considérée, il est tombé plus de précipitations que ce qui a été évaporé dans l'atmosphère. Il s'agit d'une valeur absolue, contrairement à l'indice SPEI (voir ci-dessous).
L'évapotranspiration comprend l'évaporation de l'eau par les feuilles des plantes (transpiration) et l'évaporation de toutes les autres surfaces (évaporation). La transpiration dépend de l'état et de l'activité des plantes. Elle varie selon les saisons et dépend de la densité de la canopée et de l'approvisionnement en eau de la végétation, car en cas de pénurie d'eau, les plantes peuvent réduire le rejet d'eau par leurs stomates.
L'évapotranspiration potentielle est l'évapotranspiration d'une surface herbeuse de référence qui est alimentée en eau de manière optimale. Comme la végétation est ici définie avec précision, l'évapotranspiration potentielle ne dépend que de l'état de l'atmosphère. Elle est déterminée par la température, le rayonnement solaire, l'humidité et la vitesse du vent.
Le SPEI décrit dans quelle mesure le bilan hydrique s'écarte de la moyenne à long terme au cours du mois écoulé ou sur de longues périodes. Il s'agit d'une mesure relative : le bilan hydrique est indiqué en tant qu'écart par rapport à la moyenne à long terme.
Pour calculer le SPI, les sommes de précipitations de toute la série de mesures au cours d'un mois civil sont transformées en une distribution normale standard autour de zéro. Les valeurs résultantes permettent ainsi de déduire directement la fréquence des précipitations du mois correspondant au sein de l'ensemble de la série de mesures. Ainsi, une valeur SPI de 1,64 ou -1,64 se produit avec une fréquence de 5 %, c'est-à-dire deux fois en 40 ans ou une fois en 20 ans.
Le SPEI est calculé de manière analogue au SPI, en utilisant le bilan hydrique au lieu de la somme des précipitations.
L'un des avantages de la standardisation est que les bilans peuvent être classés avec le même indice sur des périodes plus ou moins longues. Un déficit de précipitations ou de bilan hydrique de 30-40 % peut se produire assez fréquemment sur une période d'un mois. Sur une année entière, le même déficit est cependant quelque chose d'exceptionnel. C'est ce que reflètent les indices SPI et SPEI.
Les couleurs dans les graphiques SPI et SPEI sont définies selon les catégories suivantes :
Un modèle de sol simple permet de calculer des indices d'humidité du sol. Le sol est traité comme un seau : les précipitations remplissent le seau, l'évapotranspiration prélève de l'eau. Le bilan hydrique du sol est établi jour après jour à partir des données météorologiques que sont les précipitations et l'évapotranspiration potentielle. Lorsque le seau est plein (le sol est saturé d'eau), les précipitations ne pénètrent pas dans le sol, mais s'écoulent en surface. En outre, le modèle tient compte du fait qu'en dessous d'un certain niveau d'humidité du sol, la végétation libère moins d'eau que lorsque l'approvisionnement en eau est optimal. L'évapotranspiration réelle dépend alors de l'humidité du sol et est inférieure à l'évapotranspiration potentielle. Pour déterminer la capacité de stockage et la restitution d'eau de la végétation, le modèle utilise un sol aux propriétés moyennes et une végétation d'herbe (peuplement dense, coupée à ras).
Différents indices peuvent être calculés avec ce modèle :
ARID (Agricultural Reference Index for Drought) : indice de sécheresse qui mesure l'écart entre l'évapotranspiration réelle et l'évapotranspiration potentielle, c'est-à-dire qui décrit le déficit en eau de la végétation. Il est défini de telle sorte qu'on obtient la valeur 0 lorsque l'approvisionnement en eau est optimal et la valeur 1 lorsque l'eau n'est pas disponible (1 - [évapotranspiration réelle/évapotranspiration potentielle]).