Ce que nous apprennent les scénarios énergétiques

Le cli­mat dépend de la quan­ti­té totale de GES accu­mu­lée dans l’atmosphère. La concen­tra­tion en CO₂ est pas­sée de 280 ppm avant l’ère indus­trielle à 400 ppm aujourd’hui¹.

Un effet cumulatif

Les pro­jec­tions cli­ma­tiques pour la décen­nie 2020–2029 sont les mêmes pour les scé­na­rios « ver­tueux » et busi­ness as usual. Le scé­na­rio « ver­tueux » sup­pose que l’on sta­bi­lise nos émis­sions au niveau d’aujourd’hui, 9 GtC par an, avant de les réduire.

“ Le climat de la prochaine décennie est déjà joué, quoi que nous fassions ”

L’autre pro­longe la ten­dance actuelle, qui est une aug­men­ta­tion de nos émis­sions de 2,5 % par an.

Dans le pre­mier cas, nous émet­trons 90 GtC en dix ans, 103 dans le second. Compte tenu du fait que la moi­tié seule­ment de ce que nous émet­tons s’accumule dans l’atmosphère, la concen­tra­tion aug­mente de 23 ppm dans le pre­mier cas, de 26 ppm dans le second. La dif­fé­rence est minime. Le cli­mat de la pro­chaine décen­nie est déjà joué, quoi que nous fassions.

Ce n’est évi­dem­ment pas le cas si l’on s’interroge sur le cli­mat à la fin du siècle, sui­vant que l’on par­vienne à stop­per nos émis­sions ou qu’elles conti­nuent d’augmenter.

Le poids du mix énergétique

Les cli­ma­to­logues ont donc besoin, pour faire tour­ner leurs modèles, de connaître la concen­tra­tion de l’atmosphère en GES à long terme. Cette der­nière découle de la tra­jec­toire d’émissions, qui elle-même dépend très lar­ge­ment de l’évolution des sys­tèmes éner­gé­tiques, et en par­ti­cu­lier du conte­nu en GES des sources d’énergie primaire.

Les déci­deurs, pour leur part, et plus géné­ra­le­ment tous ceux qui sont inté­res­sés par le déve­lop­pe­ment humain, social et éco­no­mique, ont besoin de tra­cer des tra­jec­toires de tran­si­tion éner­gé­tique, qui pro­posent dif­fé­rentes façons de décar­bo­ner nos modes de pro­duc­tion, c’est-à-dire de sub­sti­tuer des sources d’énergie peu ou non émet­trices de GES aux sources fossiles.

Des scénarios, pas des prédictions

Pour satis­faire la contrainte cli­ma­tique, il convient doré­na­vant de ne pas uti­li­ser une par­tie impor­tante des sources fos­siles encore dis­po­nibles. Les divers scé­na­rios éner­gé­tiques pro­posent des futurs pos­sibles sous cer­taines hypothèses.

“ La cause majeure d’incertitude réside dans ce que fera l’humanité en termes d’émissions ”

Mais ce ne sont en rien des pré­dic­tions, ne serait-ce que parce que ce que l’humanité va faire dans les pro­chaines décen­nies n’est écrit nulle part.

Les scé­na­rios sont des outils d’aide à la pen­sée, dont la per­ti­nence repose sur deux condi­tions : 1) les hypo­thèses sous-jacentes doivent être phy­si­que­ment fon­dées (il est inter­dit de vio­ler les lois de la phy­sique : conser­va­tion de l’énergie, crois­sance de l’entropie, etc.), et 2) le trai­te­ment des hypo­thèses doit avoir un cer­tain degré de réa­lisme économique.

Il est sou­vent dif­fi­cile de déter­mi­ner si cette seconde exi­gence est satis­faite, car les modèles éco­no­miques n’ont en géné­ral pas une dyna­mique endo­gène : la crois­sance du PIB est sou­vent impo­sée de l’extérieur. Ces scé­na­rios émanent d’institutions variées : indus­tries de l’énergie, agences gou­ver­ne­men­tales, ONG etc., rare­ment d’institutions académiques.

La publi­ca­tion d’un scé­na­rio ne tra­verse donc pas les diverses pro­cé­dures de vali­da­tion propres aux publi­ca­tions scien­ti­fiques : expli­ci­ta­tion claire des hypo­thèses, posi­tion­ne­ment par rap­port aux publi­ca­tions anté­rieures, dis­cus­sion cri­tique par les pairs.

Ain­si, la lec­ture d’un scé­na­rio consiste pour beau­coup à en repé­rer les non-dits, à iden­ti­fier les « jokers » appe­lés à la res­cousse (par exemple le sto­ckage de l’énergie ou le pilo­tage de la demande), à ques­tion­ner l’origine des dis­con­ti­nui­tés lorsqu’il s’en pré­sente, etc.

Beaucoup d’incertitudes

Ces incer­ti­tudes se trans­mettent aux scé­na­rios d’émission de GES déduits des scé­na­rios éner­gé­tiques, et s’ajoutent aux incer­ti­tudes propres à la modé­li­sa­tion cli­ma­tique : approxi­ma­tions inévi­tables dues soit à la phy­sique, soit au trai­te­ment numérique.

Le sché­ma ci-des­sous, extrait du der­nier rap­port du GIEC, clas­si­fie l’ampleur des dif­fé­rentes causes d’incertitudes. Notons que la cause majeure d’incertitude réside dans ce que fera l’humanité en termes d’émissions (zone verte), et non dans la science du climat.

Ori­gine et ampleur des incer­ti­tudes sur le chan­ge­ment de tem­pé­ra­ture moyenne de la sur­face terrestre.
GCM : Glo­bal Cir­cu­la­tion Model.

Nouvelle méthodologie

Dans le der­nier Rap­port d’évaluation du GIEC (Assess­ment Report 5, ou AR5), la métho­do­lo­gie uti­li­sée pour défi­nir les scé­na­rios ser­vant de base aux modé­li­sa­tions cli­ma­tiques a été modifiée.

Pour le pré­cé­dent rap­port, publié en 2007, une bat­te­rie de scé­na­rios fut pro­po­sée, qui com­bi­naient deux coor­don­nées glo­bales décri­vant la dyna­mique éco­no­mique mon­diale : inten­si­té de la pres­sion sur l’environnement et inten­si­té des échanges internationaux.

En revanche, les scé­na­rios uti­li­sés pour l’AR5 sont auto­ri­sés à inclure l’effet de poli­tiques cli­ma­tiques (comme la cap­ture et le sto­ckage du CO₂), et sont clas­sés par la valeur du for­çage radia­tif anti­ci­pé pour 2100.

Des scénarios classés selon le forçage radiatif

Les scé­na­rios de l’AR5 sont clas­sés selon les valeurs du for­çage radia­tif en 2100 (appe­lés Repre­sen­ta­tive Concen­tra­tion Path­ways, RCP) : 2,6 W/m², 4,5 W/m², 6 W/m² et 8,6 W/m². Seul le RCP2.6 per­met­trait de limi­ter l’augmentation de tem­pé­ra­ture à moins de 2 °C.

Des hypothéses optimistes

Exa­mi­nons les hypo­thèses rela­tives au scé­na­rio RCP 2,6 (qui pré­voit une hausse des tem­pé­ra­tures de 2°). Elles sont de deux ordres : 1) une sta­bi­li­sa­tion rapide, puis une dimi­nu­tion de nos émis­sions de GES, et 2) un mon­tant total de nos émis­sions futures de 1 000 GtCO₂.

Serons-nous en mesure de sta­bi­li­ser rapi­de­ment nos émis­sions ? Pour le gaz car­bo­nique, elles suivent très direc­te­ment l’augmentation de la crois­sance mon­diale, qui est – hors crise éco­no­mique – de 2,5 % à 3 % par an. Certes, un récent rap­port pré­li­mi­naire de l’AIE affirme que l’année 2014 a vu, pour la pre­mière fois, un décou­plage entre la crois­sance mon­diale (3 %) et une stag­na­tion des émis­sions de GES, mais je ne crois pas que ces esti­ma­tions seront confir­mées dans le rap­port final : le lien PIB-éner­gie est trop étroit, et la part des renou­ve­lables trop faible pour qu’il en soit ainsi.

Pre­nons la valeur de 2,5 %. Cette valeur reflète l’augmentation de la consom­ma­tion des com­bus­tibles fos­siles (char­bon, gaz, pétrole), qui consti­tuent 80 % de la consom­ma­tion d’énergie pri­maire, soit envi­ron 10 mil­liards de tonne-équi­valent pétrole (Gtep) par an. Nous aug­men­tons donc de 250 Mtep, chaque année, cette consom­ma­tion. Cela repré­sente une puis­sance annuelle nou­velle d’environ 350 GW.

Pour sta­bi­li­ser nos émis­sions, il fau­drait mettre en place, chaque année, une puis­sance de sub­sti­tu­tion non car­bo­née équi­va­lente. Plus, pour dimi­nuer nos émissions.

Les limites des énergies renouvelables

Le total éolien + pho­to­vol­taïque repré­sente moins de 20 GW. © GIRODJL / FOTOLIA

Pour l’année 2014, la puis­sance éolienne mon­diale nou­vel­le­ment ins­tal­lée a été d’environ 50 GW, ce qui, compte tenu du fac­teur de charge de 25 %, équi­vaut à une puis­sance moyenne de 12,5 GW. En pho­to­vol­taïque, la puis­sance-crête nou­vel­le­ment ins­tal­lée a été d’environ 40 GW, soit, avec un fac­teur de charge moyen de 15 %, une puis­sance moyenne de 6 GW. Le total éolien + PV repré­sente donc moins de 20 GW.

Il n’est du reste pas clair que cette puis­sance vienne en sub­sti­tu­tion des fos­siles. En Alle­magne, par exemple, ce n’est pas le cas : les renou­ve­lables y com­pensent en moyenne la réduc­tion du nucléaire, mais les émis­sions de CO₂ conti­nuent d’augmenter.

Quant aux agro­car­bu­rants (étha­nol et bio­die­sel), leur crois­sance est d’environ 10 Mtep par an, ce qui repré­sente une puis­sance nou­velle de près de 15 GW.

En ajou­tant l’hydroélectricité, la géo­ther­mie, le solaire ther­mique, le nucléaire, on ne par­vient pas à 50 GW, au regard des 350 GW néces­saires seule­ment pour sta­bi­li­ser nos émis­sions actuelles. On est loin du compte. La pre­mière condi­tion est donc loin d’être remplie.

Anticiper des heusses de 3° à 5°

Puisque les émis­sions vont conti­nuer d’augmenter pen­dant quelques années, ima­gi­nons, comme les Chi­nois l’ont annon­cé récem­ment pour eux-mêmes, qu’elles soient sta­bi­li­sées vers 2030 autour de 45 GtCO₂ par an. Nous aurons émis, d’ici là, plus de 600 GtCO₂ sur les 1 000 qu’il ne faut pas dépas­ser. Sup­po­sons ensuite une dimi­nu­tion linéaire des émis­sions. Il fau­drait alors être capable de réduire nos émis­sions à zéro en quinze ans.

“ L’objectif des 2 °C appartient au passé ”

La conclu­sion s’impose d’elle-même : nous n’y par­vien­drons pas, l’objectif des 2 °C appar­tient au pas­sé, l’humanité est réso­lu­ment enga­gée sur une tra­jec­toire de réchauf­fe­ment de 3° à 5°. Il convient donc de regar­der en face la pers­pec­tive d’un monde 4° plus chaud en moyenne.

Compte tenu de l’inertie ther­mique des mers qui couvrent les deux tiers de la pla­nète, l’augmentation de tem­pé­ra­ture des terres sera supé­rieure : 5°, 6°, voire 7° par endroits. Déser­ti­fi­ca­tion des zones arides, ari­di­fi­ca­tion des zones tem­pé­rées : les consé­quences les plus vio­lentes concer­ne­ront sans doute l’eau et l’agriculture.

Si des crises majeures frappent la pro­duc­tion agri­cole dans dif­fé­rentes régions du globe, il faut s’attendre à des mou­ve­ments de popu­la­tion et des émeutes de la faim : que ferons-nous, lorsque les réfu­giés cli­ma­tiques se comp­te­ront par dizaines de millions ?

Prendre la mesure des dan­gers ne conduit pas à bais­ser les bras, mais au contraire à agir de façon vigou­reuse, au plus tôt. Ce n’est pas par hasard que le GIEC, en 2007, a reçu le prix Nobel de la paix.

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1. ppm : par­tie par mil­lion en volume. La masse de l’atmosphère est 5 x 1018 kg. Un ppm de car­bone repré­sente donc 2 GtC, ou 7,3 GtCO₂.

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