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L'actualité est pleine de rebondissements : le 5 novembre 2015, le procureur de New York ouvrait une enquête à l'encontre d'ExxonMobil, la plus grande compagnie pétrolière cotée de la planète. Pourquoi donc ? Parce que des documents ont montré que les chercheurs employés par Exxon avaient averti l'entreprise dès 1977 des effets néfastes de la combustion d'hydrocarbures sur le climat. Ainsi informée, elle a dépensé des millions de dollars pour retarder la prise de conscience des consommateurs et des pouvoir publics. Jusque là rien d'anormal. Mais si, par malheur, Exxon a aussi menti à ses investisseurs cela devient une fraude financière, péché mortel dans la ville de Wall Street.
Le pétrolier savait donc depuis les années 80 qu'il détraquait le climat ! Le lecteur ne s'était pas plus tôt remis de cette révélation que l'American Association for the Advancement of Science, la plus grande société scientifique au monde, célébrait l'anniversaire d'un rapport mettant en garde contre la changement climatique et remis au président Johnson le 5 novembre... 1965.
1977 ? 1965 ? On s'y perd... Depuis quand sait-on vraiment que nos émissions de gaz à effet de serre dérèglent le climat ?
L'effet de serre, c'est tellement XIXe siècle...
En fait, l'histoire commence bien avant en 1824. A l'époque le bon roi Louis XVIII vient de mourir dans son lit et Charles X lui succède, Victor Hugo est un jeune romancier médiocre et, à l'École Polytechnique, Joseph Fourier est bien embêté...
Fourier est un immense mathématicien et physicien français du début du XIXe siècle, on lui doit notamment des travaux sur la chaleur et les transferts d'énergie. Or justement, il calcule que, compte-tenu du rayonnement qu'elle reçoit du soleil, la terre devrait être beaucoup plus froide. Afin d'expliquer ce décalage, il propose une théorie. Selon ses propres mots : "La température peut être augmentée par l’interposition de l’atmosphère, parce que la chaleur trouve moins d’obstacle pour pénétrer l’air, étant à l’état de lumière, qu’elle n’en trouve pour repasser dans l’air lorsqu’elle est convertie en chaleur obscure."
Remplacez "chaleur obscure" par l'appellation moderne "rayonnement infrarouge", et voici publié dans un article de 1824, la première description de l'effet de serre qui nous est si familier aujourd'hui. Un autre français, Claude Pouillet, développe en 1838 l'idée de Fourier. Il fait notamment l'hypothèse que seuls certains gaz, dont la vapeur d'eau et le dioxyde de carbone, sont capables d'intercepter le rayonnement infrarouge.
Le dioxyde de carbone est un gaz à effet de serre et la combustion de charbon qui s'est accéléré depuis le début de la Révolution Industrielle en rejette de grandes quantités... A ce stade, il ne reste plus qu'à relier les points. C'est fait dès le milieu du siècle. En 1855, comme beaucoup de ses contemporains, Eugène Huzar s'inquiète des "changements climatériques" dans un essai à succès titré La fin du monde par la science. Il y note : "Vous pouvez prédire que dans cent ou deux cents ans le monde, étant sillonné de chemins de fer, de bateaux à vapeur, étant couvert d’usines, de fabriques, dégagera des billions de mètres cubes d’acide carbonique et d’oxyde de carbone, et comme les forêts auront été détruites, ces centaines de billions d’acide carbonique et d’oxyde de carbone pourront bien troubler un peu l’harmonie du monde." Plutôt bien vu, non ?
A l'époque, il ne s'agit encore que de théories et d'hypothèses. Mais plus pour très longtemps : en 1859, le physicien Irlandais John Tyndall construit un des premiers spectromètres et confirme expérimentalement que la vapeur d'eau et le dioxyde de carbone ont bien la propriété prévue par Fourrier et Pouillet d'intercepter une partie du rayonnement infrarouge. Il en profite pour allonger la liste des gaz à effet de serre en mesurant, outre la vapeur d'eau et le dioxyde de carbone, les coefficients d'absorption du méthane et de l'ozone.
La question qui se pose à partir de cette date n'est déjà plus celle de l'existence de l'effet de serre mais de la sensibilité climatique. En d'autres termes : les émissions humaines de ces gaz sont-elle suffisantes pour modifier significativement le climat ? En 1896, le chimiste suédois (et un des premiers Prix Nobel) Svante Arrhenius donne la première réponse à cette question : il calcule que le doublement de la concentration en dioxyde de carbone entrainera une hausse de 4°C de la température moyenne. Ce résultat est remarquablement proche de ceux que nous obtenons aujourd'hui avec des modèles bien plus élaborés
Pourquoi n'a-t-on rien fait avant ?
Toutes les bases physiques pour prévoir que les activités humaines vont réchauffer la planète sont donc en place dès la fin du XIXe siècle. Et ces travaux ne sont pas confinés dans quelques laboratoires : les calculs d'Arrhenius sont largement publiés et discutés dans les revues scientifiques de l'époque (par exemple ici en 1901 par un autre éminent savant suédois Knut Angstrom) et dès le début du siècle on trouve l'information dans des journaux destinés au grand public :
Article publié dans Popular Mechanics en mars 1912 (version complète ici)
Alors pourquoi ne s'inquiète-t-on pas plus à l'époque ? C'est que, même si il est possible de prévoir l'élévation de la température moyenne et les grandes caractéristiques du changement climatique à venir (réchauffement plus rapide aux pôles, augmentation des précipitations...), il est encore difficile au début du XXe siècle d'en saisir la portée catastrophique.
Pour cela il faudra attendre la fin de la Seconde Guerre Mondiale et le développement des systèmes d'observation météorologiques (stations, radars puis satellites), les progrès de la paléoclimatologie et surtout les premiers ordinateurs. En effet les simulations climatiques nécessitent une puissance de calcul telle qu'elles étaient hors de portée avant l'apparition de l'informatique. Les progrès reprennent donc dans les années 50 après presque un demi-siècle de pause. C'est à cette époque que sont mis au point les premiers modèles de circulation générale à l'Université de Princeton. Et en 1957, Charles Keeling installe à Mauna Loa (Hawai) le premier observatoire capable de mesurer le taux de dioxyde de carbone dans l'atmosphère. La "courbe de Keeling" enregistre depuis, avec une régularité de métronome, la hausse de la concentration en CO2 dans l'air.
Dans les années 70 et 80, le climat devient un réel sujet de préoccupation et plusieurs rapports sont demandés à l'Académie des Sciences américaine. Ils convergents vers une augmentation de la température de 2 à 3°C en 2050 avec la possibilité d'une hausse beaucoup plus forte. C'est par exemple le cas du Rapport Charney remis en 1979. A la même époque, l'Organisation Météorologique Mondiale organise une série de conférences sur le climat qui préfigurent le GIEC. Elle le cofondera en 1988 avec le Programme des Nations-Unies pour l'Environnement.
Extrait de la résolution 43/53 de l'AGNU
La même année, l'Assemblée Générale des Nations-Unies déclare que le climat est une "préoccupation commune de l'humanité" (Résolution 43/53). A ce moment, la question du changement climatique anthropique sort du domaine scientifique pour entrer de plain pied dans le champ politique et diplomatique.
En conclusion ?
Alors depuis quand sait-on ? Depuis les premières prévisions d'Arrhenius ? Depuis les rapports alarmistes qui se sont multipliés à partir des années 60 ? Depuis que la communauté internationale a reconnue l'importance du sujet ? Depuis que les économistes s'en sont emparés, notamment que William Nordhaus a identifié le changement climatique comme le seul problème environnemental capable de déstabiliser l'économie mondiale ?
En fait, le sujet n'est pas là. La vraie question, c'est quel niveau de précision et de certitude nous faut-il pour passer à l'action ? Peut-on même accepter collectivement la réalité d'un phénomène qui remet à ce point en cause notre vision du monde ? Publié le 6 novembre 2015 par Thibault Laconde, dernière mise à jour le 2 novembre 2016
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Dans quelques jours, l'Accord de Paris sur le climat sera ouvert à la signature au siège new-yorkais de l'ONU. C'est une première étape vers son entrée en vigueur, et l'occasion se s’interroger sur les effets de cet accord dans les années et les décennies qui viennent.
> Cet entretien est extrait d'une étude sur les implications économiques et technologiques à long-terme de l'Accord de Paris. Vous pouvez télécharger l'étude complète ici.
En se donnant pour objectifs d'atteindre zéro émission nette pendant la seconde moitié du XXIe siècle (article 4 : "parvenir à un équilibre entre les émissions anthropiques par les sources et les absorptions anthropiques par les puits de gaz à effet de serre au cours de la deuxième moitié du siècle"), l'Accord de Paris sous-entend que nous serions capable de retirer des gaz à effet de serre de l'atmosphère et ainsi de compenser les émissions que nous ne parviendrons pas à éliminer. En réalité, si nous commençons à savoir capter le dioxyde de carbone dans les fumées des installations émettrices, nous sommes encore loin de pouvoir l'isoler en grandes quantités dans l'air ambiant où il est 500 fois moins concentré. Alors, la capture atmosphérique du carbone est-elle un mirage ? J'en ai discuté avec Noah Deich, directeur du Center for Carbon Removal à l'université de Berkeley.
En quoi la capture atmosphérique du carbone est-elle importante après l'Accord de Paris ?
La capture du carbone est très précieuse pour atteindre l'objectif de long-terme de l'Accord de Paris. Au rythme actuel, le budget carbone permettant de limiter le réchauffement à 2°C sera épuisé dans 20 ans et le budget associé à 1.5°C sera épuisé dans seulement 6 ans. Même si les INDC proposées avant la COP21 sont toutes respectées, les émissions vont continuer à croitre pendant les prochaines décennies. Comme seule la capture atmosphérique peut compenser un dépassement de notre budget carbone, c'est une assurance vitale au cas où nous ne pourrions pas réduire les émissions assez vite . Une autre raison importante pour développer les solutions de capture atmosphérique du carbone est qu'elles peuvent aider à élargir le soutien aux politiques climatiques, ce qui utile aussi bien pour réduire les émissions que pour capturer le CO2. Une explication complète de l’intérêt de la capture atmosphérique est disponible dans notre rapport Philanthropy Beyond Carbon Neutrality.
La capture atmosphérique est souvent vue comme de la science-fiction, qu'en est-il vraiment ?
La capture du carbone est souvent représentée à tort comme une seule solution ou une seule approche. En réalité, il existe une large variété de solutions écologiques et technologiques capables de retirer du CO2 de l'air, par exemple la restauration des écosystèmes, le biocharbon, la biomasse avec capture et séquestration du CO2 et des procédés chimiques qui isole le CO2 directement dans l'air ambiant. Toutes ces approches nécessitent encore de la recherche et développement avant que nous puissions retirer le dioxyde de carbone de l'atmosphère de façon sure et efficace. D'une manière générale, les techniques écologiques sont plus proches de leur maturité commerciale mais des pilotes et des démonstrateurs existent pour des technologies comme la biomasse + CSC ou la capture directe. Il ne s'agit donc certainement pas de science-fiction.
Aperçu des méthodes de capture atmosphérique du carbone envisagées à l'heure actuelle (cliquer sur l'image pour agrandir)
Quel est le retour d'expérience des projets existants ?
Les premiers projets montrent que les méthodes biologiques nécessitent une comptabilité carbone et des standards d'analyse de cycle de vie rigoureux avant de pouvoir être valorisées. Les solutions technologiques, elles, sont encore chères mais les essais montrent que les coûts pourraient baisser considérablement avec leur déploiement. Nos analyses présentent plus d'informations sur les projets et les différentes solutions. La question clé est l'échelle : Quelles solutions ont le meilleurs potentiel ? Et sous quelles conditions pourront-elles être mises sur le marché ?
Qu'est-ce qui est nécessaire aujourd'hui pour accélérer le développement de la capture atmosphérique ?
De la recherche et développement et des démonstrateurs pour faire baisser les coûts et améliorer la comptabilisation du carbone, ainsi que des politiques, des réglementations et des marchés qui créent une demande pour la capture atmosphérique. Il faut encore de la R&D pour un grand nombre de solution et il est trop tôt pour dire qui seront les gagnants et les perdants.
A votre avis, quand la capture atmosphérique pourrait-elle commencer à jouer un rôle significatif dans la lutte contre le changement climatique ? Et à quel prix ?
D'ici une décennie, la capture atmosphérique pourrait jouer un rôle majeur dans les efforts d'atténuation. Je m'attend à ce que les premiers développement portent sur les solutions agricoles et écosystémiques qui s'appuient sur la photosynthèse pour séquestrer le carbone dans les plantes et les sols. Les systèmes technologiques, comme la biomasse + CSC ou la capture directe, pourraient être disponibles à l'échelle commerciale peu après. La vitesse à laquelle ces solutions seront commercialisées dépend des investissement qui seront réalisés par les gouvernements et le secteur privé. A long-terme, les coûts seront vraisemblablement entre 10 et 100$ par tonne équivalent CO2. Mais il est difficile de dire combien cela va couter de développer ces techniques jusqu'au moment où elle deviendront rentables.
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- "Pour limiter le réchauffement de la planète à 2°C, il ne faut pas émettre plus de tant de milliards de tonnes de carbone." - "Compte tenu des émissions à venir, on se dirige vers une augmentation de la température moyenne de x degrés à la fin du siècle."
Vous avez sans doute tous entendu ou lu des affirmations comme celles-ci au cours des dernières semaines. Mais vous êtes-vous demandé d'où viennent ces chiffres et comment ils sont calculés ? Et accessoirement s'ils sont fiables ou même juste cités correctement ? Petit guide...
Les scénarios du GIEC
En matière de changement climatique, la question n'est plus (et de puis longtemps !) de savoir si nos émissions de gaz à effet de serre réchauffent la planète mais de combien et combien nous pouvons émettre avant de dérégler dangereusement le climat. La plupart des réponses que vous pouvez entendre à cette question s'appuient :
D'abord sur le relatif consensus hérité du Sommet de Copenhague qui considère que le réchauffement climatique serait dangereux s'il dépassait +2°C en 2100 par rapport à l'ère pré-industrielle. Ce seuil est optimiste quand on voit le potentiel de déstabilisation qu'a déjà le changement climatique.
Ensuite sur les scénarios du GIEC, notamment un qui permet, avec une bonne probabilité, de rester sous le seuil de 2°C.
Ce scénario, RCP 2.6 de son petit nom, se trouve dans le 5e rapport du GIEC. Il est le seul parmi les scénarios développé par le GIEC à rester dans les clous par rapport à l'objectif de la communauté internationale : les 3 autres (RCP4.5, RCP6.0 et RCP8.5) dépassent allégrement les 2°C. RCP signifie Representative Concentration Pathways et le chiffre indique l'augmentation du forçage radiatif, c'est-à-dire de la capacité de l'atmosphère à retenir la chaleur.
Evolution de la température moyenne pour les scénarios RCP2.6 et RCP8.5
Chaque scénario réunit une multitude de paramètres, notamment l'évolution des émissions pour chaque gaz à effet de serre au cours du siècle prochain. Il sont accessible librement en ligne et les chercheurs du monde entier peuvent les utiliser pour faire des projections climatiques avec leurs propres modèles.
Résultat : le scénario RCP2.6 aboutit à une hausse de la température qui se situe avec une probabilité de 90% entre 0.9°C et 2.3°C, la meilleure estimation étant de +1.6°C sur la période 2080-2100 comparée à 1850-1900. Ces scénarios permettent des simulations très détaillées et surtout comparables d'une équipe de recherche à l'autre, mais ils sont très complexes.
Le "budget carbone"
Pour communiquer des résultats au grand public, le GIEC a proposé une méthode simplifiée : le "budget carbone". Par exemple, pour avoir une probabilité de 66% de rester sous les 2°C, l'humanité dispose d'un budget carbone de 3670 milliards tonnes équivalent-CO2 (ou 1000 milliards de tonnes équivalent-carbone). . Précisions importantes :
Entre le début de la révolution industrielle et 2011, nous avions déjà consommé une grosse moitié de ce budget (environ 1950 GTCO2 sur 3670).
Ce budget ne tiens compte que des émissions de dioxyde de carbone, il faut y soustraire l'effet des autres gaz à effet de serre.
Ce budget ne tient pas compte de certaines rétroactions positives qui sont encore mal connues (par exemple des rejets de méthane causés par le dégel du permafrost).
Au total, moyennant ces précisions, nous pouvons encore émettre 1000 milliards de tonnes de CO2 entre 2012 et 2100. Au rythme actuel (d'environ 40 milliards de tonnes par an), nous aurions épuisé notre budget carbone dans une vingtaine d'années. Et il va de soi que plus nos émissions commencerons à baisser tard plus le budget restant sera entamé.
On peut aussi calculer les budgets correspondants à d'autres hypothèses, par exemple :
Pour avoir une probabilité de 50% de rester sous les 2°C, nous pourrions encore émettre 1300 milliards de tonnes de CO2,
Si on on se contente d'une chance sur 3, on passe à 1500 milliards de tonnes.
Si on souhaite rester sous les 1.5°C (comme le réclame les pays les plus vulnérables) avec une probabilité de 66%, alors notre budget carbone tombe à 400 milliards de tonnes et sera épuisé dès 2020.
Note : l'utilisation tantôt d'équivalent carbone, tantôt d'équivalent-CO2 est une source infinie de confusions lorsque l'on parle de climat. Elle explique que le système de budget carbone pourtant très simplifié soit régulièrement cité de façon erroné. Le budget carbone global est bien de 1000 milliards de tonnes équivalent-carbone et le budget carbone restant en 2012 après prise en compte des autres gaz à effet de serre de 1000 milliards de tonnes équivalent-CO2.
L'exercice inverse : si j'émets tant de carbone, j'obtiens quelle température ?
Vous avez certainement entendu ces derniers jours, des gens expliquer que compte-tenu des propositions remises par les États (les fameuses INDC), la planète s'achemine vers une réchauffement de tant de degrès (la valeur généralement citée est 2.7°C mais il existe d'autres évaluations). Ces évaluations sont généralement venues d'ONG ou de think-tank mais pas d'organes scientifiques. Et ils sont sortis quelques jours voire quelques heures seulement après la remise des INDC. Alors comment sont obtenus ces chiffres ?
Ils viennent tout simplement d'outils de simulation développés par des universités et qui permettent de projeter l'évolution du climat en fonction des émissions de gaz à effet de serre. C'est par exemple le cas de MAGGIC qui est téléchargeable gratuitement en ligne.
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Bon... A ce stade, vous en avez tous entendu parler : le premier constructeur mondial d'automobiles a installé sur certains de ses modèles un logiciel capable d'activer le système anti-pollution seulement au moment des contrôles. En dehors de ces périodes, les émissions de NOx (une famille de gaz responsables notamment de pluies acides) pouvaient être jusqu'à 40 fois plus élevées que la norme. La supercherie a été découverte, l'entreprise risque une amende équivalente au PIB du Gabon, elle a perdu un tiers de sa capitalisation boursière en 3 jours et son PDG a été poussé fermement vers la porte. Les méchants sont punis. Les prochains qui seraient tentés par la triche avertis : le crime ne paye pas...
Happy ending ? Vraiment ?
D'abord, j'aimerais prendre la tricherie de Volkswagen dans l'autre sens : les voitures n'activaient pas un système antipollution miraculeux pendant les tests d'émissions. C'est l'inverse : elles étaient équipées d'un système antipollution compatible avec la réglementation américaine... qu'elles désactivaient lorsqu'elles roulaient sur route. C'est d'ailleurs dans ce sens que l'Agence Américaine pour l'Environnement formule son accusation précisant même que les composants désactivés étaient le piège à NOx et la réduction catalytique sélective.
Pourquoi équiper vos véhicules d'un système antipollution efficace, si c'est pour le désactiver lorsqu'il roule en conditions normales ? Vraisemblablement parce qu'il dégradait trop les performances de la voiture au gout des commerciaux. Je peux presque entendre la discussion dans la salle du board à Wolfburg il y a quelques années :
Le directeur technique : J'ai une bonne et une mauvaise nouvelle. Le directeur général : La bonne d'abord, bitte. - On a la technologie qu'il faut pour respecter les normes d'émissions même sur nos modèles diesel. - Wunderbar. Et la mauvaise ? - On perd un peu en vitesse de pointe et en reprise... Voici ce qu'on peut faire de mieux. (Il passe un slide) - Ach. Tant que ça ? Mais on a une image à tenir auprès de nos acheteurs... Das Auto, tout ça... Comment on va leur vendre nos voitures s'il leur faut 12 secondes pour passer à 100km/h ? (Réflexion intense. Les participants baissent la tête, se grattent le front...) ... ... Le directeur commercial (qui profité de l'absence du directeur juridique, parti chasser la perdrix dans les Alpes bavaroises, pour s'étaler) : Et si on mettait le système antipollution, mais seulement pendant les tests ?
Oui. Oui... Je vous entend : ils ont triché, ils ont trompé le consommateur en lui vendant des voitures comme un peu moins sales alors qu'elles étaient en fait juste aussi sales que les autres. Et, évidement, si vous aviez su, vous auriez pris une Twizy à la place de votre Audi A3.
Zéro progrès en un demi-siècle... La faute à qui ?
Je vous crois mais permettez moi de vous dire que ce n'est pas le cas général...
Un exemple que je trouve particulièrement révélateur : Une Volkswagen Golf (modèle pris au hasard...) de 2015 consomme autour de 4.5 litres au 100 km. Mais savez-vous combien consommait la deux-chevaux de vos grands-parents en 1950 ? Exactement pareil (le cahier des charges initial visait même 3L/100km). En 65 ans, la consommation d'une voiture de milieu de gamme n'a pas bougé d'un iota ! N'est-ce pas la preuve que les fabricants d'automobiles font preuve de mauvaise volonté ?
Pas tout à fait... Car la Golf et la deuche répondent bien au même besoin (déplacer 4 membres de la classe moyenne dans des conditions de confort acceptables) mais elles sont loins d'avoir les mêmes caractéristiques :
La deux-chevaux pesait 500kg environ, la Golf pèse selon les modèles de 1 à 1.5 tonnes,
La deux-chevaux avait un moteur de 375cm3, les Golf elles se trouvent plutôt entre 1000 et 2000cm3
La deux-chevaux plafonnait à 60km/h, la Golf, elle atteint 190km/h voire beaucoup plus pour certains modèles.
Les fabricants ont fait leur boulot : avec la même quantité de carburant, ils sont aujourd'hui capables de faire rouler un véhicule 2 à 3 fois plus lourd 4 fois plus vite. Pas de bol, les consommateurs ont préféré, dans leur grande majorité, utiliser ces progrès pour conduire des voitures plus grosses plutôt que pour faire baisser leurs consommations, donc leurs émissions polluantes.
Sans rien enlever à la responsabilité de Volkswagen (et éventuellement d'autres constructeurs qui auraient partagé ces pratiques), il faut quand même reconnaître qu'ils ne font que répondre à une demande : celle de véhicules toujours plus confortables, plus lourds, avec plus de reprise et plein d'options énergivores...
Arrêtons de croire que c'est la voiture qui pollue : c'est le conducteur !
Fourier est un immense mathématicien et physicien français du début du XIXe siècle, on lui doit notamment des travaux sur la chaleur et les transferts d'énergie. Or justement, il calcule que, compte-tenu du rayonnement qu'elle reçoit du soleil, la terre devrait être beaucoup plus froide.
La capture du carbone est très précieuse pour atteindre l'objectif de long-terme de l'Accord de Paris. Au rythme actuel, le budget carbone permettant de limiter le réchauffement à 2°C sera épuisé dans 20 ans et le budget associé à 1.5°C sera épuisé dans seulement 6 ans. Même si les INDC proposées avant la COP21 sont toutes respectées, les émissions vont continuer à croitre pendant les prochaines décennies. Comme seule la capture atmosphérique peut compenser un dépassement de notre budget carbone, c'est une assurance vitale au cas où nous ne pourrions pas réduire les émissions assez vite .
