climat-evolution

aa

Suite de « Peut-on arrêter le réchauffement climatique (1)? »

aa

I- principe

aa

Il s’agit de refroidir le système climatique en lui appliquant un forçage radiatif négatif.
Par exemple, si on souhaite compenser intégralement le réchauffement du aux gaz à effet de serre (GES), il faut appliquer un forçage négatif égal et opposé à celui de ces GES.

Ce qu’on a trouvé de mieux actuellement pour réaliser cet objectif est l’injection d’aérosols soufrés dans la stratosphère.

Dans la stratosphère, car c’est là que la durée de vie de ces aérosols est la plus longue comparée à ce qui se passe dans la troposphère où ils sont lavés par les précipitations.

Les aérosols doivent avoir une taille suffisante pour réfléchir le rayonnement solaire mais ne doivent pas être trop gros pour ne pas redescendre trop vite dans la troposphère.
Leur taille idéale est aux alentours de 0.1 micron.

Ils ne doivent pas trop absorber le rayonnement thermique terrestre au risque de perdre en efficacité.

Ils ne doivent pas provoquer de réactions chimiques susceptibles de détruire l’ozone dans de trop fortes proportions.

Des injections d’aérosols soufrés ont lieu naturellement en permanence dans la stratosphère par les éruptions volcaniques.

Des injections plus importantes se produisent lors des grosses éruptions comme celle du Pinatubo en 1991 qui a injecté 30 millions de tonnes de SO2 dans la strato.
Pire encore celle du Tambora en 1815 avec 110 millions de tonnes.
Mais tout cela n’est rien comparé à celle du Toba, il y a environ 75000 ans, dont on estime les émissions à 200 fois environ celles du Pinatubo, soit 6 Gt de SO2.
Il ne semble pas que ce genre d’éruption cataclysmique ait provoqué d’extinction significative des espèces même si les conséquences n’ont pas du être négligeables.
Ceci est un point positif qui renforce, à mon avis, l’influence relative (mais à examiner) des aérosols soufrés sur la couche d’ozone stratosphérique.

aa

masse à injecter dans la stratosphère

Selon Rasch 2008, la masse à injecter annuellement dans la stratosphère serait au pire de 5 Mt (S) pour contrebalancer le réchauffement du à un doublement de la teneur en CO2.
Selon Pierce 2010, cette masse serait inférieure à 10Mt/an à condition que ce soit en H2SO4 directement.
Cette injection aurait lieu entre 20 et 25 km d’altitude entre 30°N et 30°S afin d’assurer la meilleure dispersion possible des aérosols.

aa

aa

Mise en pratique

aa

Plusieurs possibilités d’injection sont réalisables avec les techniques actuelles.
Cela va des canons aux avions en passant par les fusées, les ballons, les cheminées…

Comme on peut s’en douter c’est la solution « avions » qui est la plus directement accessible.
Mais la solution dirigeables, ou même cheminées à très haute altitude, ne semble pas non plus inaccessible techniquement et économiquement.
C’est toutefois la solution « avions » que nous retiendrons pour le moment.

aa

coût

Dans le tableau 1 de McClellan 2012, reproduit ci-dessous, est examiné le coût selon les types d’avions, et autres appareillages ou installations, incluant les modifications nécessaires pour les avions existants.

aa

Pour injecter 1 Mt/an le coût varie entre 1.1 et 8.4 milliards de dollars/an.
Le coût le moins élevé correspond à l’acquisition, l’amortissement, les modifications, l’exploitation, d’une flotte de gros porteurs style 747.

Pour contrebalancer le doublement du CO2, il faut injecter 10 Mt/an (au pire), soit dépenser, au mieux, 11 milliards de dollars/an.

Cette valeur peut sembler élevée mais elle doit être comparée au coût de l‘adaptation au réchauffement climatique et au coût de sa « mitigation » pour ne pas dépasser 2°C d’élévation de température.
Selon cet article le coût de l’adaptation pourrait atteindre entre 250 et 500 milliards de dollars par an.

Quant au coût de la mitigation selon cet autre article, tableau 2.1 (ci-dessous), il serait de 1.7 à 6% du PIB mondial par an, en incluant les pertes de consommation.

La série de courbes ci-dessous indique les différents coûts suivant la cible de température projetée:

Le PIB mondial (valeur 2012) est de 72000 milliards de dollars/an.

4% (valeur médiane) de ce PIB mondial représenterait donc près de 3000 milliards de dollars/an pour limiter la hausse à 2°C entre 2010 et 2100.
2°C correspond, dans ce cas, à maintenir un forçage de 2.5W/m2 par rapport à un forçage de l’ordre de 7.5W/m2 en 2100.
L’équivalent en terme de forçage négatif à appliquer serait donc de -5W/m2.

aa
Dans cette étude le tableau 1 indique que pour contrebalancer 5.5W/m2 il faudrait injecter 80 Mt/an de SO2 (exprimés en SO2), soit 40 Mt/an exprimées en S.

aa
Pour -5W/m2 on serait donc environ à 35 MtS/an à injecter dans la stratosphère pour un coût de l’ordre de 40 milliards de dollars/an avec la solution « gros porteurs style 747 ».

Rapportée au PIB mondial, soit 72000 milliards de dollars/an, cette dépense est ridiculement faible et tout à fait accessible économiquement.

aa

effets secondaires

aa

les effets secondaires de l’injection d’aérosols soufrés ont été résumés dans cette étude par Robock.

Ce dernier, à l’inverse d’un David Keith, par exemple, n’est pas particulièrement partisan du géo engineering par aérosols soufrés, mais son tableau a le mérite de poser le problème des effets secondaires.

On ne tranchera pas ici, mais chacun des effets secondaires défavorables a fait l’objet de contre analyses.
Par exemple, en ce qui concerne l’ozone stratosphérique, il y aurait certes baisse de sa concentration mais l’effet négatif sur les UV-B serait partiellement, voire complètement, contré par l’augmentation de l’albédo.
En ce qui concerne la baisse de rendement des capteurs solaires c’est plutôt risible.
Pour l’augmentation de la sécheresse en Asie et en Afrique, peut-être, mais qu’en serait-il si on ne faisait rien?
Pour se rassurer encore plus on peut citer le fait que les maxi éruptions du passé proche, comme celle du Tambora en 1815, n’ont pas provoqué de cataclysme climatique ou d’effets secondaires entraînant des conséquences graves pour la vie sur Terre.
Ne parlons évidemment pas de l’éruption du Toba il y a 75000 ans qui ne semble pas avoir fait déferler les radiations solaires néfastes sur le globe.

aa

aa
conclusion

aa

Il demeure certain qu’il vaudrait mieux, le plus vite possible, se passer d’émettre des gaz à effet de serre et donc faire ce qu’on appelle de la mitigation.
Mais une fois qu’on a dit çà on se heurte à des difficultés quasi insurmontables pour y parvenir.
En effet, éviter que le climat se réchauffe n’est pas une priorité telle qu’elle fasse renoncer au développement économique utilisant l’énergie, bon marché, d’un carbone fossile encore très abondant.

L’adaptation au réchauffement semble aléatoire et sur le long terme impossible à tenir en cas d’élévation très importante du niveau de la mer.
Sans parler d’une « adaptation » apocalyptique aboutissant à quelques dizaines, centaines, de millions de survivants dans les prochains siècles.
Pour éviter tout cela nous avons la solution du géo engineering par injection d’aérosols soufrés dans la stratosphère.
Cette solution est très peu coûteuse et ses effets secondaires ne semblent pas rédhibitoires tout en devant être étudiés plus profondément.
Elle peut permettre immédiatement la stabilisation du climat, voire même son rétablissement à sa valeur pré industrielle si on l’associe à une mitigation, sur le très long terme, indispensable.
Sa mise en œuvre se heurterait sans doute à la bien-pensance de certains qui évoquent une éthique très discutable puisque aboutissant à l’inaction.
Cependant, cette action ne serait pas différente des actions naturelles des grandes éruptions volcaniques du passé.

aa
Alors pourquoi ne pas l’envisager?

Le management de la radiation solaire par ensemencement de la stratosphère semble la solution la plus facile et, de très loin, la moins chère pour arrêter le réchauffement climatique actuel.
Après avoir rappelé le contexte et évoqué l’autre solution, illusoire, qui consiste à réduire drastiquement les émissions de GES, nous citerons, dans un prochain article spécialement dédié, les études déjà bien avancées de réduction de la radiation solaire atteignant la surface terrestre par ensemencement de la stratosphère en micro particules réfléchissantes.

Cette réduction de la radiation solaire ayant pour effet de provoquer un forçage négatif, se retranchant du forçage positif des gaz à effet de serre anthropiques (GES).

1- contexte

J’ai personnellement  quelques doutes sur le fait que la sensibilité climatique soit très élevée et sur le fait que les scénarios les plus pessimistes du GIEC soient vraisemblables.
Concernant la sensibilité, le modèle que j’utilise pour étayer ces doutes est certes très simple.
Il considère le système climatique comme une boîte sur laquelle s’appliquent des forçages radiatifs, plus ou moins bien connus.
Cette boîte chauffe ou se refroidit suivant ses caractéristiques propres qui règlent la diffusion thermique et, in fine, la température de surface.
Si on fait varier la sensibilité climatique pour retrouver les observations (surface et océan profond) on trouve une valeur proche de 2°C.
Néanmoins, il n’est pas du tout sûr que cette valeur soit proche de la réalité.

Quant aux scénarios, j’ai un peu de mal avec les plus pessimistes, qui prévoient un triplement des émissions de GES en 2100.
Mais, étant donnée la durée de vie de plusieurs de ces gaz, tel le CO2, leur accumulation dans l’atmosphère, à des concentrations très importantes, semble inévitable au cours des prochains siècles.

La sensibilité climatique concerne l’élévation de température moyenne, à l’équilibre, résultant d’un doublement de la teneur en CO2.
Or les réserves de carbone fossile sont telles (et si on compte, en plus, les émissions du système à la suite de l’élévation de température) que la teneur en CO2 équivalent peut assez aisément tripler, voire quadrupler par rapport à l’époque pré industrielle (sans doute pas en 2100 mais pendant les siècles suivants)

Il faut également rappeler que beaucoup de régions risquent de chauffer bien d’avantage que la moyenne.

Pour certaines de ces régions une baisse significative des précipitations semble devoir accompagner un  réchauffement important.
On évoque notamment, par exemple, des élévations de 10°C pour l’Arctique et pour les régions méditerranéennes, 6°C d’anomalie en été avec un déficit important de pluie.

Tout ceci est proprement insupportable.

 
2- y a-t-il des solutions?

Heureusement, oui.

La première à laquelle on pense est la diminution drastique des émissions de GES.
Mais plusieurs arguments militent contre:

– il n’y a pas d’énergie de remplacement techniquement et économiquement viable à celle engendrée par la combustion de carbone fossile.
– les ressources de ce dernier, notamment sous forme de charbon, sont immenses et plus faciles à mettre en œuvre que toutes ces énergies diluées style photovoltaïque, éolienne et autres biogaz.
– l’énergie nucléaire est condamnée à court terme si on ne trouve pas le moyen de développer la surgénération ou la fusion, et dans ces derniers domaines, aucun prototype industriel incluant la chaîne de traitement des « cendres » ne fonctionne.

Bref, ne rêvons pas, il n’existe pas d’alternative au carbone fossile actuellement et pas à l’horizon de la fin du siècle.

 
La deuxième solution est le geo engineering.

C’est, à mon avis, la plus prometteuse si nous voulons nous éviter une planète surchauffée ou même si nous souhaitons revenir aux conditions de température de l’époque pré industrielle.
Je ne parlerai pas de toutes les techniques de captation du CO2 par ensemencement de l’océan en nutriments, ou autres biochar, ni de celles visant à augmenter l’albédo de la surface ou à placer des miroirs dans l’espace qu point de Lagrange.
Elles sont  trop incertaines, trop lentes, ou bien trop chères.
La seule solution qui semble acceptable, par mise en oeuvre de moyens techniques existants ou presque, est l’ensemencement de la stratosphère par des aérosols soufrés.
C’est cette dernière méthode que nous allons nommer par la suite MRS (Management de la Radiation Solaire) et que nous examinerons en détail dans un tout prochain article.