Les objectifs de température de l'accord de Paris pourraient être inaccessibles en raison des «rétroactions du cycle du carbone»


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Par: Fred Pearce

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De nouvelles recherches indiquent que certaines parties de l'Amazonie et d'autres forêts tropicales émettent désormais plus de CO2 qu'elles n'en absorbent. Certains scientifiques craignent que cette évolution, qui n'est pas encore intégrée dans les modèles climatiques, puisse mettre les objectifs de température fixés par l'Accord de Paris hors de portée.

Ce n'est pas souvent que vous rencontrez un scientifique à bout de souffle avec enthousiasme à propos de leurs nouvelles découvertes. Mais cela m'est arrivé en septembre dernier à l'Institut national de recherche spatiale de la ville brésilienne de recherche de Sao Jose dos Campos. La chimiste atmosphérique Luciana Gatti se précipitait pour dire à ses collègues le résultat de sa dernière analyse des émissions de dioxyde de carbone de la forêt amazonienne, qu'elle avait achevée ce matin-là.

Depuis une décennie, son équipe échantillonne l’air des capteurs des avions survolant la plus grande forêt tropicale du monde. Leur compilation des résultats récents a montré que, peut-être pour la première fois depuis des milliers d'années, une grande partie de l'Amazonie était passée de l'absorption du CO2 de l'air, atténuant le réchauffement climatique, à une «source» de gaz à effet de serre et donc accélérer le réchauffement.

"Nous avons atteint un point de basculement", a presque crié Gatti, prise entre l'exaltation de sa découverte et l'angoisse des conséquences.

Alors qu'elle parlait, des incendies brûlaient à travers l'Amazonie, faisant la une des journaux du monde entier. Mais ses découvertes n'étaient pas le résultat à court terme des incendies. Ils étaient basés sur des mesures antérieures à la recrudescence des incendies et montraient une tendance à long terme. Elle avait précédemment observé la même chose brièvement pendant les années de sécheresse. Mais maintenant peu importait que ce soit une année humide ou sèche, ou combien d'incendies il y avait, l'évier était devenu une source. «Chaque année, la situation empire», a-t-elle déclaré. «Nous devons arrêter la déforestation pendant que nous réfléchissons à ce qu'il faut faire.»

Gatti m'a demandé de garder le silence pour le moment, pendant qu'elle préparait ses données pour publication. Lorsque je l'ai contactée ce mois-ci, son document était toujours en cours de finalisation. Mais je peux maintenant raconter l'histoire. Il illustre de façon vivante une consternation croissante parmi les climatologues, qui voient des écosystèmes du monde entier suivre le chemin de l'Amazonie.

Sans ces «puits de carbone», le réchauffement climatique à ce jour aurait été deux fois plus important et aurait déjà dépassé l'objectif de 2 degrés.

Les scientifiques avertissent que les anciens modèles climatiques utilisés par le Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (GIEC) des Nations Unies n'ont pas pleinement reflété l'ampleur du réchauffement qui s'annonce à mesure que les puits de carbone meurent. Ces révélations proviennent de trois domaines de recherche:

  • Des études comme celle de Gatti en Amazonie, montrant des forêts passant des puits aux sources de CO2;
  • Une nouvelle génération de modèles climatiques qui intègrent ces résultats dans les projections futures du changement climatique, et dont les premiers résultats ne font qu'émerger;
  • Révélations récentes selon lesquelles les écosystèmes libèrent des volumes croissants de méthane, le deuxième gaz à effet de serre le plus important et d'une importance vitale pour les températures au cours des deux prochaines décennies.

Les émissions supplémentaires, connues sous le nom de rétroactions du cycle du carbone, pourraient déjà rendre la perspective de maintenir le réchauffement en dessous de 2 degrés Celsius – l'objectif convenu dans l'accord de Paris sur le climat en 2015 – presque impossible. La nouvelle modélisation devrait entraîner des projections plus pessimistes lors de la prochaine évaluation scientifique du GIEC, qui devrait – si le coronavirus le permet – en avril 2021.

La terre et les océans de notre planète absorbent actuellement environ la moitié de tout le CO2 que nous mettons dans l'atmosphère. Le gaz se dissout dans l'eau de mer et est absorbé par les plantes en croissance. Sans ces «puits de carbone», le réchauffement à ce jour aurait été deux fois plus important. Nous aurions déjà dépassé l'objectif de 2 degrés. Mais la question est maintenant de savoir si le taux de participation restera tel quel ou s'il diminuera.

Cela dépend de la façon dont les écosystèmes réagissent au gaz supplémentaire dans l'air. Cette réponse prend deux formes concurrentes. Premièrement, le CO2 supplémentaire accélère la croissance des plantes. Cet effet de fertilisation signifie que les forêts absorbent plus de CO2 à mesure qu'elles grandissent, ce qui ralentit l'accumulation dans l'air. Bonnes nouvelles.

Un arbre à noix solitaire reste dans une zone exploitée de l'Amazonie dans l'État brésilien du Pará. (Source de l'image: Daniel Beltrá / Greenpeace)

Mais la mauvaise nouvelle est que les températures plus élevées, également provoquées par le CO2 ajouté, tirent dans l'autre sens, réduisant la capacité de la nature à absorber le CO2. Cela se produit parce que les eaux océaniques plus chaudes dissolvent moins de CO2, tandis que les sols libèrent plus de gaz et que certaines forêts subissent un stress thermique et meurent ou prennent feu.

Ces deux rétroactions sont en jeu. Mais les effets débilitants du réchauffement, surtout lorsqu'ils sont combinés avec la déforestation, deviennent de plus en plus dominants, disent les écologistes. C'est ce que Gatti a vu en Amazonie. Et la tendance se produit souvent plus rapidement que prévu.

Les découvertes de Gatti, tout en se rapportant au sud-est de l'Amazonie, la zone la plus déboisée de la région, suggèrent que la forêt tropicale dans son ensemble pourrait être proche de passer d'un puits à une source de CO2. La capacité des zones intactes de la forêt tropicale à absorber le CO2 a déjà diminué de moitié depuis les années 1990, explique Carlos Nobre de l'Université de Sao Paulo, le climatologue le plus réputé du Brésil. Passer le point de basculement pour l'ensemble de la forêt libérerait plus de 50 milliards de tonnes de carbone, a-t-il déclaré récemment, ce qui équivaut à cinq ans d'émissions mondiales de combustibles fossiles et industriels.

Les forêts non tropicales restent largement en mode «puits de carbone». Mais d'autres forêts tropicales humides semblent suivre l'Amazonie pour devenir des sources de carbone. Wannes Hubau, maintenant au Musée royal de l'Afrique centrale en Belgique, a récemment rapporté que «dans l'ensemble, l'absorption de carbone dans les forêts tropicales intactes de la Terre a culminé dans les années 1990» et a diminué depuis. Les jungles de l'Afrique tropicale ont commencé à montrer une augmentation des pertes de carbone vers 2010, a-t-il constaté.

Certains chercheurs pensent que ces résultats alarmants sont peu susceptibles d'être réalistes dans les prévisions futures et devraient être rejetés.

Une autre grande préoccupation est l'impact du dégel du pergélisol. Ce sol gelé, qui couvre de vastes zones de l'extrême nord, contient des centaines de milliards de tonnes de carbone qui pourraient être libérées lors du dégel des terres. Combien et à quelle vitesse est une question non résolue. Mais les signes ne sont pas bons. Une étude récente dans le nord du Canada a révélé que le dégel avait atteint des profondeurs «dépassant déjà celles qui devraient se produire d'ici 2090».

Les risques de tels rejets rapides et incontrôlés de carbone dans l'atmosphère inquiètent les écologistes depuis un certain temps. Cette inquiétude est maintenant renforcée par les projections d'une nouvelle génération de modèles climatiques conçus pour prendre en compte la manière dont les écosystèmes réagissent au changement climatique.

Jusqu'à présent, la plupart des modèles climatiques se sont largement limités à évaluer comment nos émissions de CO2 réchauffent l'air et comment ce réchauffement interagit avec les rétroactions physiques telles que la couverture de glace réduite, la vapeur d'eau atmosphérique élevée et les changements dans les nuages. Cela reste un travail en cours. J'ai écrit ici Yale Environment 360 en février, comment de nouvelles recherches sur le terrain suggèrent que la capacité des nuages ​​à nous maintenir au frais pourrait être considérablement réduite à mesure que le monde se réchauffe, poussant le chauffage mondial à surmultiplier.

Lorsque les rétroactions écologiques ont été incluses dans les modèles, elles l'ont été principalement de manière très simpliste. Mais de nouveaux modèles en cours d'élaboration pour la prochaine évaluation du GIEC des sciences du climat changent la donne. Pour la première fois, ils saisissent l'éventail complet des possibilités d'évolution de la capacité de la nature à absorber le CO2 à mesure que le climat change, déclare Richard Betts du Met Office britannique Hadley Center, l'un des meilleurs groupes mondiaux de modélisation du climat. Son évaluation initiale des premiers résultats de ces nouveaux modèles tire la sonnette d'alarme.

Une section de dégel de pergélisol riche en glace tombe dans la mer le long de Drew Point, en Alaska. (Source de l'image: Benjamin Jones / USGS)

En écrivant avec Zeke Hausfather, du Breakthrough Institute, dans un blog de ce mois-ci sur le site Web Carbon Brief, il prévient que de nombreuses projections des nouveaux modèles «aboutissent à des concentrations de CO2 beaucoup plus élevées d'ici 2100». Cela signifie plus de réchauffement. «La combinaison d'une sensibilité élevée au climat et de rétroactions élevées sur le cycle du carbone pourrait entraîner un réchauffement substantiel, même dans des scénarios d'émissions plus modérés», disent-ils.

Même un scénario «raisonnablement compatible avec les politiques climatiques actuellement en vigueur» pourrait produire jusqu'à 5 degrés C de réchauffement plutôt que l'estimation actuelle de 3 degrés. Selon Betts, cela est dû au fait que «l'extrémité supérieure des rétroactions possibles entraîne 40 pour cent de CO2 de plus dans l'air que ce qui était supposé auparavant: 936 parties par million (ppm) d'ici 2100, par rapport à une prédiction sans rétroaction du cycle du carbone de 670 ppm . " (Les niveaux actuels sont de 415 ppm et les niveaux préindustriels étaient d'environ 280 ppm.)

Et si le monde revient sur les politiques climatiques existantes, les choses pourraient être bien pires. Un tel scénario basé sur cela a produit un réchauffement presque inimaginable de 7,7 degrés C (13,9 degrés Fahrenheit) à la fin du siècle, plutôt que les 6 degrés C prévus sans les rétroactions du cycle du carbone.

Certains chercheurs pensent que ces résultats alarmants devraient être rejetés d'emblée. Katarzyna Tokarska de l'ETH Zurich, avec d'autres, a récemment affirmé que les modèles avec un réchauffement extrême ne «prédiraient» pas avec précision le climat actuel – et étaient donc biaisés et peu susceptibles d'être réalistes dans leurs prévisions futures. Selon ces chercheurs, cela signifie qu'avec une action «ambitieuse» de réduction des émissions, le monde pourrait atteindre l'objectif de température fixé par l'accord de Paris.

Mais d'autres disent que si le changement climatique pousse des écosystèmes tels que l'Amazonie au-delà des points de basculement clés, il est peu probable que le présent soit un guide fiable pour l'avenir.

L'inquiétude grandissante au sujet des rétroactions sur le CO2 survient alors que la tendance à la hausse des niveaux atmosphériques de méthane augmente.

Betts et Hausfather disent que même si les résultats extrêmes des nouveaux modèles ne sont pas les plus probables, ils représentent «un risque qui mérite d'être pris en considération».

Peter Cox de l'Université d'Exeter a introduit pour la première fois le cycle du carbone dans la modélisation du climat dans un article de 2000 qui prédit que «les rétroactions du cycle du carbone pourraient accélérer considérablement le changement climatique au cours du 21e siècle». Il dit aujourd'hui même qu'il a été "surpris par les fortes augmentations de CO2 dans les modèles récents lorsque les rétroactions du cycle du carbone sont activées." Il avertit que même si les nouveaux modèles ne sont peut-être pas encore des représentations précises de l'avenir, «ils sont très utiles pour révéler les sensibilités du monde réel».

Il est donc dommage que toutes ces nouvelles prévisions de consommation de carbone ne soient pas incluses dans la prochaine évaluation du GIEC, comme prévu initialement. Hausfather dit que l'effort international pour développer les nouveaux modèles a un «retard d'un an» et que beaucoup d'entre eux manqueront la date limite pour être inclus comme nouveaux résultats de recherche dans l'évaluation, qui est en octobre.

L'inquiétude croissante concernant les rétroactions sur le CO2 vient alarmer les tendances des niveaux atmosphériques du deuxième gaz à effet de serre le plus important, le méthane. Ce sont plus de deux fois les niveaux préindustriels et, après une décennie de stabilité jusqu'en 2007, ils ont de nouveau fortement augmenté. La National Oceanic and Space Administration (NOAA) a estimé ce mois-ci que les niveaux de méthane dans l'atmosphère ont atteint un record de 1875 parties par milliard en 2019, après le deuxième bond en glissement annuel jamais enregistré.

Comment venir? Euan Nisbet de Royal Holloway, Université de Londres, explique que l'analyse isotopique montre que les émissions industrielles telles que celles provenant de la fracturation hydraulique restent d'importantes sources de méthane. Mais la raison principale de la récente recrudescence est les émissions microbiennes, principalement des tropiques.

Une vue satellite de la zone humide de Sudd au Soudan du Sud, où la hausse des températures entraîne une augmentation des émissions de méthane. (Source de l'image: Copernicus Data 2019 / ESA / Sentinel-2)

Les émissions microbiennes comprennent les sources agricoles telles que les rizières et les tripes des bovins, mais aussi les microbes dans les écosystèmes naturels, en particulier les zones humides. Lorsque Nisbet a volé de l'Ouganda vers la Zambie en collectant des échantillons d'air l'année dernière, il a trouvé ce qu'il a appelé «un grand panache de méthane» s'élevant des marécages humides autour du lac Victoria et du lac Bangweulu. Mark Lunt de l'Université d'Edimbourg a également constaté une augmentation spectaculaire des émissions du Sudd, une vaste zone humide en aval du lac Victoria sur le Nil au Soudan du Sud. La présomption est que des températures plus chaudes rendent les microbes plus actifs.

Aucune de cette augmentation de méthane n'est intégrée dans les nouveaux modèles climatiques avec rétroaction sur le cycle du carbone. Ces modèles supposent principalement que les niveaux de méthane dans l'air resteront stables. Mais la préoccupation grandit que, même si la technologie peut réduire les émissions industrielles, un monde plus chaud entraînera une augmentation continue des niveaux de méthane – et plus de réchauffement en conséquence.

C'est un très gros problème pour les efforts visant à atteindre l'objectif de Paris de stopper le réchauffement en dessous de 2 degrés C.

Le méthane ne dure généralement dans l'atmosphère que pendant une décennie – beaucoup moins que le CO2. Mais pendant qu'il est là, il contient un gros coup de poing réchauffant. Mesurée sur 20 ans, chaque molécule de méthane émise a 84 fois plus d'effet de réchauffement que chaque molécule de CO2.

Les modèles climatiques évaluent classiquement les effets du réchauffement des gaz à effet de serre sur un siècle. Cela les ajuste efficacement pour souligner l'importance du C02 et relègue le méthane à un autre. Mais s'ils étaient réglés sur une période plus courte, le méthane apparaîtrait presque trois fois plus important.

Il semble étrange que ce délai plus court soit rarement adopté, étant donné que le monde risque de dépasser sa limite de réchauffement à deux degrés d'ici 2050. Comme le dit Nisbet, si les écosystèmes naturels continuent à pomper plus de méthane à mesure que le monde se réchauffe, «cela peut devenir très difficile pour atteindre les objectifs de Paris. "

Il semble que la nature mord. Ayant jusqu'à présent absorbé nos indiscrétions de pollution, il semble maintenant que cela les aggrave. Nous n'avons qu'à nous blâmer.

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Cette histoire est apparue à l'origine dans Yale Environment 360 et est republié ici dans le cadre de Covering Climate Now, une collaboration journalistique mondiale pour renforcer la couverture de l'histoire du climat.


Image principale gracieuseté de Florence Goisnard / AFP via Getty Images

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