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Les gaz à effet de serre

Les concentrations de gaz à effet de serre battent de nouveaux records

 

La teneur de l'atmosphère en gaz à effet de serre a atteint un niveau inégalé en 2012, poursuivant et accélérant une progression qui alimente le changement climatique et façonnera l'avenir de notre planète pendant des milliers d'années.

Depuis le début de l'ère industrielle, en 1750, la concentration moyenne [1] dans l'atmosphère des trois principaux gaz responsables de l'effet de serre a fortement augmenté : + 41 % pour le CO2 ; + 160 % pour le méthane 160 % et + 20 % pour le protoxyde d'azote.

« Dans son cinquième Rapport d'évaluation paru récemment, le Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (GIEC) souligne que les concentrations atmosphériques de dioxyde de carbone, de méthane et de protoxyde d'azote ont atteint des niveaux sans précédent depuis au moins 800 000 ans », a rappelé le Secrétaire général de l'OMM, Michel Jarraud.

Le dernier Bulletin de l'Organisation Météorologique Mondiale (OMM) sur les gaz à effet de serre révèle que le forçage radiatif de l'atmosphère par les gaz à effet de serre, qui induit un réchauffement du système climatique, s'est accru de 32 % entre 1990 et 2012.

Dioxyde de carbone (CO2)

Le dioxyde de carbone est le principal gaz à effet de serre rejeté par les activités humaines, telles la combustion de matières fossiles ou le déboisement. D'après le Bulletin de l'OMM sur les gaz à effet de serre, la quantité de CO2 présent dans l'atmosphère du globe a atteint 393,1 parties par million en 2012, ce qui correspond à 141 % du niveau préindustriel (278 parties par million).

Entre 2011 et 2012, la teneur de l'atmosphère en CO2 a augmenté de 2,2 parties par million, une hausse supérieure à la moyenne des dix dernières années (2,02 parties par million), ce qui dénote une accélération de la tendance.

Pendant l'année 2012, les concentrations mensuelles relevées par plusieurs stations de la Veille de l'atmosphère globale dans l'Arctique ont franchi le seuil symbolique de 400 parties par million.

En 2013, les données horaires et quotidiennes ont excédé cette valeur ailleurs dans le monde, notamment à Mauna Loa, Hawaii, la plus ancienne station de mesure continue des paramètres de l'atmosphère, couramment considérée comme un site de référence au sein de la Veille de l'atmosphère globale.

Les concentrations de CO2 fluctuent d'une saison et d'une région à l'autre. Si le rythme actuel se maintient, la teneur annuelle moyenne en CO2 à l'échelle du globe devrait dépasser le seuil de 400 parties par million en 2015 ou 2016.

Parce qu'il demeure dans l'atmosphère pendant des centaines voire des milliers d'années, le dioxyde de carbone déterminera la moyenne mondiale du réchauffement en surface d'ici à la fin du XXIe siècle et au-delà. Ainsi, la plupart des aspects du changement climatique persisteront pendant des siècles, même si les émissions de CO2 cessaient sur-le-champ.

Méthane (CH4)

Le méthane est le deuxième gaz à effet de serre persistant par son abondance. Environ 40 % des rejets de CH4 dans l'atmosphère sont d'origine naturelle (zones humides, termites, etc.) et 60 % d'origine humaine (élevage de bétail, riziculture, exploitation des combustibles fossiles, décharges, combustion de biomasse, etc.).

Le CH4 atmosphérique a atteint un nouveau pic en 2012 – 1 819 parties par milliard environ, soit 260 % du niveau préindustriel – en raison de l'accroissement des émissions anthropiques. Après une période de stabilisation, la teneur de l'atmosphère en méthane augmente de nouveau depuis 2007.

Le Bulletin précise, dans une partie consacrée au méthane, qu'il n'y a pas à ce jour d'augmentation mesurable des concentrations de CH4 dans l'Arctique sous l'effet de la fonte du pergélisol et des hydrates. L'accroissement des teneurs moyennes en CH4 dans le monde est plutôt associé à une hausse des émissions aux latitudes tropicales et moyennes de l'hémisphère Nord. Une meilleure couverture et des observations plus fines que celles dont on dispose actuellement permettraient de dire si cette progression est due à des facteurs humains ou naturels.

Protoxyde d'azote (N2O)

Les émissions de protoxyde d'azote dans l'atmosphère sont d'origine naturelle (environ 60 %) et humaine (environ 40 %), puisqu'elles proviennent notamment des océans, des sols, de la combustion de biomasse, des engrais et de divers processus industriels. La concentration atmosphérique de N2O a atteint quelque 325,1 parties par milliard en 2012, ce qui représente 0,9 partie par milliard de plus que l'année précédente et 120 % du niveau préindustriel. À un horizon de 100 ans, l'impact du protoxyde d'azote sur le climat est 298 fois plus grand que celui du dioxyde de carbone, à émissions égales.

De plus, Ce gaz joue aussi un rôle important dans la destruction de la couche d'ozone stratosphérique qui nous protège des rayons ultraviolets nocifs émis par le soleil.

Autres gaz à effet de serre

Le forçage radiatif total induit par l'ensemble des gaz à effet de serre persistants correspondait en 2012 à une concentration de 475,6 parties par million en équivalent CO2, contre 473,0 parties par million en 2011. Parmi les autres gaz à effet de serre persistants figurent les chlorofluorocarbures (CFC) destructeurs d'ozone, ainsi que les hydrochlorofluorocarbures (HCFC) et les hydrofluorocarbures (HFC) qui augmentent à un rythme assez rapide.

Vers un réchauffement climatique catastrophique

Les processus qui se déroulent dans l'atmosphère ne sont qu'un aspect des changements en cours. La moitié environ du CO2 rejeté par les activités humaines demeure dans l'atmosphère, le reste est absorbé par la biosphère et par les océans.

« Les observations provenant du vaste réseau de la Veille de l'atmosphère globale de l'OMM montrent une fois encore que les gaz d'origine anthropique qui retiennent la chaleur ont perturbé l'équilibre naturel de l'atmosphère terrestre et contribuent largement au changement climatique », a ajouté Michel Jarraud. « C'est pour cela que notre climat change, que les conditions météorologiques sont plus extrêmes, que les inlandsis et les glaciers fondent et que le niveau de la mer s'élève (...) Selon le GIEC, si nous poursuivons dans la même voie, la température moyenne du globe à la fin du siècle pourrait excéder de 4,6 degrés ce qu'elle était avant l'ère industrielle – et même plus dans certaines régions. Les conséquences seraient catastrophiques. » alerte-t-il.

Notes

Le Bulletin de l'OMM sur les gaz à effet de serre rend compte des concentrations – et non des émissions – de ces gaz dans l'atmosphère. Par émissions, on entend les quantités de gaz qui pénètrent dans l'atmosphère et, par concentrations, celles qui y restent à la faveur des interactions complexes qui se produisent entre l'atmosphère, la biosphère et les océans.

Auteur

Organisation Météorologique Mondiale

Ecart toujours plus grand entre les émissions de gaz à effet de serre et les objectifs de réduction

Si la communauté internationale ne prend pas immédiatement des mesures de grande envergure pour combler l'écart entre les besoins et les perspectives en matière de réduction des émissions de gaz à effet de serre (GES), la possibilité de recourir à la formule du moindre coût pour maintenir la hausse des températures en dessous des 2° C au cours de ce siècle diminuera rapidement, provoquant ainsi des défis difficilement surmontables.

La publication du rapport 2013 sur l'écart entre les besoins et les perspectives en matière de réduction d'émissions, coordonné par le Programme des Nations unies pour l'environnement (PNUE) et auquel ont participé 44 groupes scientifiques dans 17 pays, intervient alors que les dirigeants sont sur le point de se réunir à Varsovie à l'occasion de la dernière Conférence des parties sur les changements climatiques.

Ce rapport constate qu'en dépit des moyens qui pourraient permettre d'atteindre l'objectif de 2° C malgré l'augmentation des émissions, la non réduction de l'écart entre les besoins et les perspectives en matière de réduction des émissions aggravera les problèmes d'atténuation après 2020.

Cela se traduira par des taux beaucoup plus élevés de réduction des émissions mondiales à moyen terme ; une plus grande dépendance envers les infrastructures à forte intensité de carbone et, à moyen terme, envers des technologies souvent non éprouvées ; une augmentation des coûts d'atténuation à moyen et long termes et des risques accrus de ne pas parvenir à l'objectif des 2° C.

Diminuer rapidement les émissions de gaz à effet de serre à maximum 44 Gt eCO2 en 2020

Même si les pays respectent leurs engagements climatiques actuels, d'ici 2020 les émissions de GES devraient dépasser de 8 à 12 gigatonnes d'équivalent CO2 (Gt éq-CO2) le niveau qui permettrait de recourir à la formule du moindre coût.

Si l'écart n'est pas comblé ou réduit de manière significative d'ici là, il ne sera plus possible de recourir aux nombreuses possibilités permettant de limiter la hausse des températures et de réduire l'objectif à 1,5° C. Il deviendra d'autant plus nécessaire d'améliorer plus rapidement l'efficacité énergétique et de recourir à la biomasse pour la capture et le stockage du carbone.

Pour pouvoir atteindre l'objectif des 2° C et parer à ces conséquences négatives, le rapport indique que les émissions ne devraient pas dépasser 44 Gt éq-CO2 à l'horizon 2020 afin de permettre les nouvelles réductions nécessaires (40 Gt éq-CO2 à l'horizon 2025, 35 à l'horizon 2030 et 22 à l'horizon 2050). Cet objectif reposant sur des scénarios de mesures prises à partir de 2010, le rapport constate que celui-ci s'avère de plus en plus difficile à atteindre.

Le total des émissions mondiales de gaz à effet de serre en 2010, dernière année pour laquelle des données sont disponibles, s'élevait déjà à 50,1 Gt éq-CO2, soulignant ainsi l'ampleur de la tâche à accomplir. Si rien ne change à l'échelon mondial et que les engagements pris ne sont pas respectés, il est prévu que les émissions atteignent 59 Gt éq-CO2 en 2020, soit 1 Gt éq-CO2 de plus que ne le prévoyait le rapport 2012 sur l'écart entre les besoins et les perspectives en matière de réduction d'émissions.

Les scientifiques s'accordent à dire que les risques de dommages irréversibles à l'environnement augmenteraient de manière significative si, d'ici la fin du siècle, la hausse moyenne de la température mondiale dépassait de 2° C les niveaux de l'ère préindustrielle. Le dernier rapport du Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat a confirmé qu'il est « extrêmement probable » (de 95 à 100 pour cent de probabilité) que l'activité humaine soit à l'origine de ce réchauffement.

Des mesures fortes pourraient permettre d'atteindre cet objectif pour 2020

Même si les occasions d'agir diminuent, il reste possible d'atteindre l'objectif de 44 Gt éq-CO2/an d'ici 2020 en prenant sans tarder des mesures fermes. Des études indiquent que moyennant un coût maximal de 100 dollars par tonne d'équivalent CO2, il est possible de réduire les émissions de 14 à 20 Gt éq-CO2 par rapport aux niveaux d'une situation de statu quo.

Ainsi, le simple durcissement de la réglementation concernant les engagements relatifs aux négociations sur le climat permettrait de réduire l'écart d'environ 1 à 2 Gt éq-CO2. En revanche, si les pays appliquent sans conditions les réductions maximales auxquelles ils se sont déjà engagés, il serait possible de le réduire de 2 à 3 Gt éq-CO2. Élargir la portée des engagements pourrait permettre une réduction supplémentaire de l'écart de 2 Gt éq-CO2. Il s'agit notamment de couvrir toutes les émissions relevant des engagements nationaux, de faire en sorte que tous les pays s'engagent à réduire leurs émissions et de réduire celles attribuables au transport international.

En ajoutant la réduction due au resserrement de la réglementation, la mise en œuvre sans conditions d'engagements ambitieux et l'élargissement de la portée des engagements actuels pourraient permettre à la communauté internationale de combler environ la moitié de l'écart. Le rapport indique que l'écart restant pourrait être comblé grâce à de nouvelles mesures internationales et nationales, notamment par l'intermédiaire d'« initiatives de coopération internationale ».

« Alors que nous nous rendons à Varsovie à l'occasion de la dernière série de négociations sur le climat, tous les pays doivent vraiment revoir leurs ambitions à la hausse, afin de pouvoir combler plus profondément et plus rapidement l'écart entre les besoins et les perspectives en matière de réduction des émissions et assurer un avenir durable à tous », a déclaré Christiana Figueres, Secrétaire exécutive de la Convention-cadre des Nations unies sur les changements climatiques. « Toutefois, davantage d'ambition ne suffira pas à faire face aux réalités scientifiques des changements climatiques. C'est la raison pour laquelle il est urgent de parvenir, à l'horizon 2015, à un nouvel accord universel qui permette d'intensifier la coopération internationale. »

Si l'on n'accentue pas les efforts et la détermination dès à présent, des réductions plus rapides et plus coûteuses des émissions seront nécessaires à un stade ultérieur, ce qui entraînera des coûts d'atténuation élevés et des difficultés économiques accrues lors de la transition vers une politique climatique globale.

Par exemple, les coûts d'adaptation pour l'Afrique pourraient atteindre 350 milliards de dollars par an d'ici 2070 si l'objectif des deux degrés était sensiblement dépassé. En revanche, ils diminueraient de 150 milliards de dollars si l'objectif était atteint.

La coopération internationale comme solution

Il existe un nombre croissant d'initiatives de coopération internationale qui permettent à des pays et d'autres organismes de coopérer pour promouvoir des technologies et des politiques à l'impact positif sur le climat, même si l'atténuation des changements climatiques ne constitue pas leur objectif principal.

Le rapport a identifié plusieurs domaines propices à la mise en œuvre de telles initiatives ; de nombreux partenariats, qui peuvent être étendus et reproduits existent déjà :

L'efficacité énergétique

L'efficacité énergétique pourrait permettre de réduire l'écart de 2 Gt éq-CO2 à l'horizon 2020. Par exemple, l'électricité destinée à l'éclairage représente environ 15 pour cent de la consommation mondiale d'électricité et 5 pour cent des émissions de gaz à effet de serre à l'échelle de la planète. Plus de 50 pays ont rejoint en.lighten, le programme de partenariat mondial pour un éclairage efficace, et accepté d'éliminer progressivement les lampes à incandescence inefficaces d'ici fin 2016.

Les énergies renouvelables

Les initiatives en matière d'énergies renouvelables pourraient permettre de réduire les émissions de 1 à 3 Gt éq-CO2 d'ici 2020. Au total, 244 milliards de dollars ont été investis dans les énergies renouvelables en 2012 et 115 GW d'équipements d'énergies renouvelables ont été installés dans le monde, une année record selon le 2013 Renewables Global Status Report (Rapport 2013 sur la situation globale des énergies renouvelables) de REN21. Ces huit dernières années, le nombre de pays disposant d'objectifs en matière d'énergies propres a triplé, passant de 48 à 140, ce qui indique que le passage aux énergies renouvelables s'accélère.

Enfin, la réforme des subventions relatives aux combustibles fossiles pourrait générer une réduction de 0,4 à 2 Gt éq-CO2 à l'horizon 2020.

Les perspectives de réduction des émissions de l'agriculture

Cette année, le rapport porte une attention particulière au secteur de l'agriculture, les estimations des possibilités de réduction des émissions dans ce secteur oscillant entre 1,1 et 4,3 Gt éq-CO2. Peu de pays disposent cependant de mesures dans ce domaine dans le cadre de la mise en œuvre de leurs engagements.

Le rapport présente une série de mesures qui contribuent non seulement à atténuer les changements climatiques, mais permettent aussi d'améliorer la durabilité environnementale du secteur et pourraient offrir d'autres avantages, tels qu'une hausse des rendements, une baisse des coûts des engrais ou des revenus supplémentaires provenant de la sylviculture. À titre d'exemple, le rapport souligne trois pratiques essentielles qu'il conviendrait de développer plus largement :

Les pratiques de non labour : il s'agit d'éliminer le labour en procédant à un semis direct sous la couche de paillis de la récolte de la saison précédente. Cela permet de réduire les émissions liées à l'utilisation du matériel agricole et au fait de remuer les sols ;

L'amélioration de la gestion des nutriments et de l'eau dans la production de riz : il s'agit notamment de pratiques culturales novatrices qui réduisent les émissions de méthane et de protoxyde d'azote ;

L'agroforesterie : il s'agit de différentes pratiques de gestion qui incluent délibérément des plantes ligneuses dans les exploitations agricoles et le paysage et qui permettent d'augmenter l'absorption et le stockage du dioxyde de carbone de l'atmosphère dans la biomasse et les sols.

Auteur

Programme des Nations Unies pour l'Environnement

L'histoire chaotique de l'oxygène atmosphérique sur Terre

Une équipe internationale impliquant plusieurs laboratoires français [1], coordonnée par Abderrazak El Albani de l'Institut de chimie des milieux et des matériaux de Poitiers (CNRS/Université de Poitiers) a reconstitué les variations de la teneur en oxygène de l'atmosphère de la Terre au cours d'une période cruciale de son histoire : entre 2,3 et 2 milliards d'années. Les résultats montrent des fluctuations et une dynamique « en yoyo » de l'oxygène durant cette période. Elles débutent par une augmentation forte de sa teneur et finit par une chute significative. Une dynamique aux implications décisives dans l'évolution de la vie sur notre planète.

Le Paléoprotérozoique (2,3 à 2 milliards d'années) est une période charnière de l'histoire de la Terre. Elle correspond au moment où la teneur en oxygène de l'atmosphère de notre planète augmente pour la première fois fortement. Avant, il est admis que celle-ci en était pratiquement dépourvue, limitant les possibilités de vie à la prolifération d'organismes anaérobies [2].

II y a 2,35 milliards d'années, à la fin des glaciations globales qui ont abouti à recouvrir une grande partie du globe d'une couche de glace, la concentration en oxygène de l'air a ainsi augmenté rapidement pour atteindre un maximum, voici 2,1 milliards d'années. Que s'est-il passé ensuite? On pensait jusqu'à présent que le taux d'oxygène avait augmenté ou s'était stabilisé durant la période comprise entre 2,3 et 2 milliards d'années mais qu'il n'avait pas diminué. Or les sédiments très bien conservés du bassin de Franceville [3] (situé dans le sud-est de la République Gabonaise) étudiés par les chercheurs montrent, qu'en réalité, il y a eu de fortes fluctuations et qu'une chute significative [4] a suivi le taux de concentration d'oxygène maximum [5], correspondant à l'âge des macrofossiles retrouvés sur le site.

En effet, les sédiments étudiés par différentes techniques (géochimie, sédimentologie, pétrographie, paléontologie) révèlent, grâce aux marqueurs principaux (les isotopes de fer, molybdène et carbone 13), de brusques variations du taux d'oxygène de l'atmosphère terrestre à cette époque. D'autres travaux menés par la même équipe ont également permis d'établir que ce taux est remonté plus tard, vers 1,9 milliards d'années. Puis, il est à nouveau retombé, au cours du Mésoprotérozoique (1,6-1,8 milliards d'années), amorçant ainsi une période très longue d'un milliard d'années de manque d'oxygène global sur notre planète.

L'étude confirme ainsi que la période du Paléoprotérozoique, encore mal connue, a été décisive pour l'histoire de la Terre et que ces brusques variations du taux d'oxygène ont dû avoir des répercussions importantes sur la dynamique de l'évolution de la vie et de la planète. Au terme de ces travaux, plusieurs pistes restent cependant à creuser : établir l'impact direct et indirect que ces variations ont eu à cette époque sur la vie terrestre ou encore leurs liens avec le mode et la dynamique d'altération des roches. Autant d'études, visant à comprendre l'histoire de l'oxygénation de la Terre, qui nécessitent l'exploration de sites plus récents que celui du bassin de Franceville.

 

Notes

  1. Laboratoires impliqués : Institut de chimie des milieux et des matériaux de Poitiers (CNRS/Université de Poitiers), Laboratoire d'Hydrologie et de Géochimie de Strasbourg (CNRS/UNISTRA/Ecole nationale du génie de l'eau et de l'environnement de Strasbourg), Géosystèmes (CNRS/Université de Lille1), Géosciences Rennes (CNRS/Université de Rennes 1), Centre de Recherches Pétrographiques et Géochimiques (CNRS/Université de Lorraine), Ifremer / Laboratoire de Géochimie et Métallogénie.
  2. Organismes vivants ou mécanismes n'ayant pas besoin d'air ou de dioxygène pour fonctionner.
  3. Les roches sédimentaires du bassin de Franceville, célèbre pour ses réacteurs nucléaires naturels et ses macro-fossiles multicellulaires vieux de 2,1 milliards d'années sont peu transformées et en excellent état de conservation, ce qui a permis cette analyse selon plusieurs techniques.
  4. Environ 0,1% PAL (Present Atmospheric Level).
  5. Situé à environ 22% PAL.

Référence

Donald E. Canfield, Lauriss Ngombi-Pemba, Emma U. Hammarlund, Stefan Bengtson, Marc Chaussidon, François Gauthier-Lafaye, Alain Meunier, Armelle Riboulleau, Claire Rollion-Bard, Olivier Rouxel, Dan Asael, Anne-Catherine Pierson-Wickmann, and Abderrazak El Albani. Oxygen dynamics in the aftermath of the Great Oxidation of Earth's atmosphere -PNAS 2013 110: 16736-16741.

Auteur : Institut national des sciences de l'univers