+1,5C : c'est possible grâce à des émissions négatives de CO2

Hansen et ses coauteur(e)s publient ce 18 juillet 2017 un article intitulé "Young people’s burden: requirement of negative CO₂ emissions" où ils comparent d'un point de vue de leur efficacité et de leur coût, d'une part, une solution de géo-ingénierie de type de l'extraction du dioxyde de carbone, CO₂, de l'atmosphère, et d'autre part, une solution de réduction des émissions de CO₂ et autres gaz à effet de serre. Cet article énonce les données passées et prévisibles en termes de température de la terre, concentration en CO₂ de l'atmosphère et émissions de CO₂, puis montre l'impact de quelques mesures qui peuvent être prises dans un futur proche pour gérer 2100. Ce billet se focalise sur les données présentées par l'article et reprend ses principales conclusions et préconisations. Le graphe ci-côte est un montage des figures 2, 9, 10, 12 et 13 de l'article qui y sont consultables avec plus de lisibilité et d'explications sur leur origine.

Bilan de santé de la terre

La température augmente de 0,18°C/décennie depuis 1970 (figure 2 de l'article et premier graphe en haut de ce billet). Depuis 1985, la température moyenne de la terre est plus élevée que le maximum (+0,5°C) des 11 700 dernières années (holocène). A ce rythme, en 2040 il fera +1,5°C et en 2060 +2°C par rapport à la moyenne de 1880 à 1920 considérée comme l'estimation de la valeur préindustrielle. L'élévation du niveau des mers est de +3mm/an ce qui est plus élevé que les 6 derniers millénaires. Actuellement les quantités émises par an de CO₂ par l'usage de combustibles fossiles sont de 9,9 PgC (Figs 1 et 13 de Hansen = 2e et 5e graphes en partant du haut de ce billet) et en croissance. L'augmentation du CO₂ atmosphérique est passée de moins de 1 ppm/an il y a 50 ans à plus de 2 ppm/an aujourd'hui avec une concentration à Mauna Loa supérieure à 400 ppm toute l'année. Elle l'avait dépassée une première fois le 9 mai 2013 pendant moins d'une semaine. Au rythme actuel, la concentration sera de 547 ppm en 2100 (figure 10 de l'article et 4e graphe en partant du haut de ce billet). Pour les unités PgC et ppm voir la note *.

Quel objectif raisonnable et comment y parvenir raisonnablement ?

Hansen et al. proposent de se fixer l'objectif 350 ppm de CO₂ dans l'atmosphère, sachant que 1 ppm correspond à une quantité de carbone de 2,12 GtC à comparer aux quantités annuelles émises par les combustibles fossiles (9,9 PgC=GtC). L'article cite aussi l'accord de Paris et les contributions des 189 pays d'une réduction volontaire de 0,55 PgC/an après 2020, sachant que les émissions par combustibles fossiles ne se retrouvent dans l'atmosphère que pour seulement 50%. L'article se focalise ensuite sur les solutions de type geoengineering (extraction du  CO₂ de l'atmosphère) ou de type réduction d'émissions, et compare leurs coûts. La géo-ingénierie évoquée ici recouvre la reforestation et l'ensemencement pour la fixation dans les sols, la combustion de biomasse avec la séquestration du CO₂. Les auteurs pensent que la fixation peut être de l'ordre de 100 PgC pour le 21e siècle, insuffisant par rapport à des émissions diminuant (-3%/an et -6%/an) après 2021 aussi bien que constant ou progressant (+2%/an) depuis 2016. Les deux premiers scénarios demandent des extractions de 153 et 237 PgC durant le siècle ; les deux autres des extractions de 695 et 1630 PgC, pour avoir 350 ppm en 2100 dans tous les cas**. Les coûts évalués dans l'article sont pour le scénario à -6%/an, qui demande 53 PgC en plus de l'agriculture (au coût non estimé), de 100 à 230 milliards US$ par an pendant 80 ans, soit 8 à 18,5 milliards de milliards. Si la croissance des émissions est de 2%/an, il en coûte 1,1 à 6,7 milliards de milliards de US$/an, soit un total 89 à 583 milliards de milliards jusqu'en 2100. L'extraction coûte donc cher par rapport à une réduction des émissions évaluée qu'une étude citée ensuite estime à 800 milliards de US$/an (1% du PIB), pour limiter à l'augmentation à 2°C, moins onéreux que le coût des conséquences du dérèglement climatique.

Pour conclure

L'article désapprouve l'idée que le +1,5°C n'est accessible qu'avec l'extraction du CO₂ atmosphérique ou par réflexion du rayonnement solaire. Il indique d'abord que 1,5°C n'est pas un objectif de confort, car plus chaud que l'Eémien et que l'Holocène. Il répète qu'une réduction de 3%/an des émissions des combustibles fossiles depuis 2021 fournit les 1,5°C sans extraction du CO₂ ni géo-ingénierie (figure 12 du papier reprise ici dans le troisième graphe en partant du haut)***.

arnaud delebarre

29 juillet 2017

* Ce billet reprend de l'article de Hansen et al. ce qui traite de la température, des émissions de CO₂, de la concentration, sans reprendre les éléments basés sur le forçage radiatif moins intuitif. Les unités des données sont parfois peu usitées : les PgC, pétagrammes (10¹⁵ g) de carbone émis, soit par an, soit en cumulé depuis une certaine date, soit émis jusqu'à une autre date, sont des milliards de tonnes ou encore des gigatonnes (10⁹ t), puisqu'une tonne fait 1000 kilogrammes qui font 1000000 grammes. La concentration en CO₂ de l'atmosphère est donnée en fraction molaire d'air sec, c'est-à-dire comme le nombre de molécules de dioxyde de carbone divisé par le nombre de toutes les molécules dans l'air, y compris le CO₂ lui-même, après élimination de l'eau, et exprimée en ppm ou partie par million. Par exemple, si cette fraction molaire est 0.0004, elle est exprimée par 400 ppm.

** Pour éviter d'avoir en 2100, 547 ppm de CO₂ et atteindre 350 ppm, il faut extraire 328 ppm et non pas 547-350 =197 ppm. En effet le dégazage des océans existe si on diminue le CO2 de l'atmosphère de même que la productivité de la végétation et la capture par les océans diminuent avec la diminution de la concentration de CO2 dans l'atmosphère.

*** Voir aussi l'évaluation économique de l'installation de centrales nucléaires standardisées que l'article estime à 2500 US$/kw avec 85% de facteur de capacité. Il en coûterait 10 000 milliards de US$ pour produire 20% des 12,9 Gtoe d'énergie consommée actuellement, ce qui est considérable car excédant la somme actuelle de l'hydraulique 6,8%, de l'éolien 1,4 %, du solaire 0,4 % et des autres renouvelables 0,9% et du nucléaire 4,4% (Figure 13 de l'article et graphe du bas de ce billet).