Vision zéro : Pourquoi nous ne devons plus émettre de CO2 à long terme
Chaque objectif climatique nous accorde un budget d'émissions. Pour atteindre l'objectif des deux degrés, il faut une décarbonation complète de l'économie au cours des 50 prochaines années. Pour cela, il ne suffit pas d'améliorer l'efficacité des processus existants. Il faut des bouleversements profonds dans presque tous les aspects de notre société.
Mercredi prochain aura lieu à l'ETH Zurich la troisième "Cycle climatique" se déroulera à cette occasion. Elle s'articule autour du thème "Vision zéro" et s'interroge sur les voies possibles vers une société sans CO2-neutre dans la société. Dans cet article, je souhaite discuter du contexte scientifique de cette vision.
Un budget d'émissions globales de CO2-,
La recherche des dix dernières années a clairement montré que pour chaque objectif climatique choisi, nous ne pouvons obtenir qu'une quantité limitée de CO2-est disponible pour les émissions de gaz à effet de serre. C'est ce que l'on appelle la sensibilité climatique et la capacité d'absorption des forêts et des océans, c'est-à-dire la force du CO2-pour le climat. La sensibilité climatique décrit dans quelle mesure la Terre se réchauffe lorsque les émissions de CO2-dans l'atmosphère augmente. Et la force de la concentration de CO2-diminue détermine dans quelle mesure le CO2 dans l'atmosphère augmente pour une quantité donnée d'émissions.
Supposons que les forêts et les océans absorbent, comme jusqu'à présent, environ la moitié des émissions de CO2-et que la Terre se réchauffera d'environ trois degrés Celsius si les émissions de CO2-dans l'atmosphère a doublé par rapport à l'époque préindustrielle. Ensuite, une estimation basée sur quelques hypothèses simplificatrices (voir encadré à la fin de l'article) indique que l'objectif des deux degrés nous permet de disposer d'un budget d'environ 800 gigatonnes de carbone (Gt C). Cela représente 800 milliards de tonnes de C ou environ 3000 milliards de tonnes de CO2. Les simulations effectuées avec les modèles climatiques les plus avancés, qui permettent également des rétroactions entre le climat et le cycle du carbone, donnent un chiffre très similaire. Nous pouvons nous représenter les émissions qui nous reviennent comme un g?teau que nous pouvons manger lentement. A première vue, le g?teau semble suffire longtemps - après tout, gr?ce aux puissants puits de carbone que sont la mer et les forêts, il est deux fois plus grand que si ceux-ci ne nous aidaient pas à libérer du CO2de l'environnement.
Déjà plus de la moitié mangée
Mais si nous calculons la quantité de CO2 que l'humanité a émise au cours des 150 dernières années en br?lant des énergies fossiles et en déboisant des forêts, il ne reste malheureusement que moins de la moitié du g?teau. Concrètement, nous avons déjà consommé plus de 500 Gt C de ce budget, il ne nous reste donc plus qu'environ 300 Gt C [1]. Si nous partons des émissions actuelles (environ 10 Gt C par an) et de leurs tendances, nous aurons épuisé le budget dans moins de trois décennies [2]. Après cela, il ne faudra plus émettre de CO2 dans l'atmosphère, sinon nous augmentons fortement la probabilité de dépasser l'objectif des deux degrés.
Cela signifie qu'à partir de la seconde moitié de ce siècle, les émissions globales de CO2-doivent être réduites à zéro. Par conséquent, nous ne devrions pas nous engager dans une taxe sur le CO2-pauvre, mais à un niveau de CO2-s'orienter vers un avenir sans risques.
Quel taux de réduction est réaliste ?
Une trajectoire de réduction rapide permettrait aux générations futures de continuer à émettre du CO2 pourraient émettre. Or, il est très difficile d'atteindre des trajectoires de réduction aussi rapides. Nous avons un fort effet de "lock-in" d? au fait que nous avons beaucoup investi dans les infrastructures à base de combustibles fossiles au cours des dernières décennies et que nous continuons à le faire. Avec des durées de vie moyennes des centrales fossiles de plusieurs décennies, les nouvelles sources d'énergie n'ont pas la t?che facile pour casser ce marché, même si entre-temps les prix sont devenus tout à fait compétitifs (voir Article de blog de Tony Patt). De plus, les éoliennes, les panneaux solaires, et toute l'infrastructure associée doivent d'abord être construits et installés. Et cela nécessite la construction de nouvelles usines, la formation de nouveaux spécialistes, et des investissements substantiels. Cela prend du temps. En se basant sur la vitesse de diffusion des nouvelles technologies sur le marché dans le passé, on peut estimer qu'il sera très difficile d'atteindre un taux de baisse de plus de six pour cent par an.
Vision zéro
Même si nous suivons cette trajectoire de réduction optimiste, nous aurons épuisé le budget mondial avant la fin du siècle. Lors de la répartition des droits d'émission entre les différents ?tats, nous devons toutefois encore tenir compte du fait que les pays développés disposeront sans doute à l'avenir de moins d'émissions en proportion, en raison de leurs émissions passées [3]. Et si nous parvenons à inverser la tendance des émissions de CO2-Si nous nous endormons globalement sur les émissions de CO2 , l'objectif des deux degrés ne pourra être atteint qu'avec des "émissions négatives", c'est-à-dire que nous aurons des émissions nettes de CO2 de l'atmosphère. C'est déjà technologiquement possible aujourd'hui [5], mais c'est très cher et on ne sait pas où le CO2 doit alors être stockée.
Conclusion
Pour la Suisse, je vois la nécessité d'une décarbonation complète de notre société dans la seconde moitié de ce siècle [4]. Nous avons certes près de 50 ans pour mettre en ?uvre ce processus - mais c'est un long chemin qui ne s'arrêtera pas en 2030, mais qui se poursuivra jusqu'à ce que les émissions soient réduites à zéro.
Remerciements : je remercie le professeur Reto Knutti pour sa précieuse contribution à ce texte.
Informations complémentaires
[1] En raison des grandes incertitudes, cette valeur de 500 Gt C est volontairement prudente. Le GIEC a chiffré les émissions anthropiques totales à 555 Gt C.
GIEC AR5, WG1, Summary for Policy Maker, écrit : "From 1750 to 2011, CO2 provenant de la combustion de combustibles fossiles et de la production de ciment ont libéré 375 [345 à 405] Gt C dans l'atmosphère, tandis que la déforestation et les autres changements d'utilisation des sols sont estimés avoir libéré 180 [100 à 260] GtC. Il en résulte des émissions anthropiques cumulées de 555 [470 à 640] GtC".
[2] CO2-compteur : page externeLien
[3] Contribution sur le CO2-g?teau et sa répartition
[4] Contribution sur le thème Vision zéro
[5] Climeworks : page externeLe stockage du CO2
Vers l'auteur
Estimation simple du CO2-budgets
Le réchauffement de la Terre, ?T, se calcule bien en première approximation à partir de la sensibilité climatique, g, la variation de la concentration atmosphérique de CO2 concentration, ?CO2atm être estimée, c'est-à-dire.
?T = g - ?CO2atm(1)
La variation des concentrations atmosphériques de CO2-dépend des émissions cumulées et de la force de la concentration de CO2-s'estompe. Si nous supposons en outre que l'intensité de ces puits est constante, nous obtenons une estimation simple :
?CO2atm≈ fair - ∫Ffoss (2)
sachant que fair représente la "fraction aéroportée", c'est-à-dire la part des émissions qui reste dans l'atmosphère alors que 1-fair représente la part absorbée par l'océan et les forêts. En combinant les deux équations, on obtient :
?T ≈ g - fair - ∫Ffoss(3)
c'est-à-dire que le réchauffement de la Terre est directement proportionnel aux émissions cumulées. Le facteur de proportionnalité est donné par le produit de la sensibilité climatique et de la fraction aéroportée. La première est d'environ 3°C par doublement des émissions préindustrielles de CO2-, c'est-à-dire environ 3°C par 580 Gt C, alors que la fraction aéroportée a été assez constante au cours des dernières décennies, de l'ordre de 50%. Si nous voulons maintenant conna?tre le budget d'émissions pour un objectif climatique donné, il nous suffit de résoudre (3) selon les émissions cumulées, c'est-à-dire.
∫Ffoss ≈ ?T /(g - fair) (4)
Pour l'objectif de 2°C, il en résulte donc :
∫Ffoss ≈ 2°C /(3°/580 Gt C - 0.5) = 780 Gt C
Les incertitudes sont considérables. De plus, j'ai fait ici des hypothèses très simplificatrices. J'ai notamment négligé le fait que la fraction aéroportée augmente avec l'augmentation des émissions, alors que la sensibilité climatique, ou plus précisément le for?age radiatif, augmente avec l'augmentation du CO atmosphérique.2 diminue. De plus, j'ai utilisé ici ce que l'on appelle l'Equilibrium Climate Sensitivity, alors qu'il faudrait utiliser ce que l'on appelle la transient climate sensitivity. Enfin, j'ai négligé le r?le du méthane, du protoxyde d'azote et d'autres gaz à effet de serre. En d'autres termes, cette déduction sert à illustrer le concept et non à déterminer le budget exact.
Pour une discussion plus approfondie et une déduction beaucoup plus précise, je renvoie à MacDougall et Friedlingstein, (2015) (Journal of Climate, page externeDOI). Voir aussi page externeici.