Climat & Anthropocène

Inertie du climat, ou inertie des sociétés ?

Loïc Giaccone – 30 novembre 2021

Le climat est un système complexe, avec une inertie importante. La connaissance et la compréhension de cette inertie, ou plutôt, des différentes inerties de ce système, sont capitales dans un contexte de changement climatique. En effet, en fonction de la réaction du climat et de ses composantes, les mesures nécessaires pour faire face au risque climatique [1], aussi bien pour l’atténuation des émissions que pour l’adaptation aux impacts futurs, ne sont pas les mêmes. Dans cet article, nous reviendrons sur l’histoire des connaissances autour de ce qu’on appelle l’inertie du climat et ses différentes définitions, en nous appuyant sur les rapports d’évaluation et les rapports spéciaux du GIEC. Tout au long de cette chronologie, nous observerons comment ces éléments scientifiques et la gouvernance climatique, en particulier la définition des objectifs climatiques, se sont influencés mutuellement, au fil des années. Dans une dernière partie, nous distinguerons l’inertie climatique, strictement géophysique, de l’inertie sociétale, qui joue également un rôle capital dans la stabilisation du climat. Pour les plus pressé.es d’entre vous, vous trouverez une synthèse des dernières connaissances dans la première partie de l’article.

Sommaire :

Notions climatiques et résumé des connaissances actuelles

1990, 1992 : premier rapport du GIEC et mise en place de la gouvernance climatique

1995, 2001 : inerties des composantes du système climatique, stabilisation des concentrations et baisse des émissions

2007, quatrième rapport : changements climatiques « engagés » et « inertiels »

2013, cinquième rapport : différentes inerties, arrêt des émissions, budgets carbone, réactions à long terme

2015 : Accord de Paris, neutralité carbone, 1,5 °C

2018, rapport spécial 1.5 : trajectoires à +1,5 °C, inerties des différents forçages

2021, rapport du groupe I : Zero Emissions Commitment, divergence entre scénarios, atteinte des seuils de température

Inertie des sociétés

Seuils et incertitudes

Conclusion

Notes, sources et références

Notions climatiques et résumé des connaissances actuelles

Pour pouvoir appréhender l’inertie du climat, il est nécessaire de bien comprendre et distinguer les principaux éléments de la chaîne de causalité du changement climatique. Les activités humaines émettent dans l’atmosphère des gaz à effet de serre, dioxyde de carbone (CO2) et méthane (CH4) essentiellement, à effet réchauffant, et des aérosols, à effet globalement refroidissant. Ces émissions (les flux entrants) font varier les concentrations atmosphériques de ces différents composés (les stocks), en fonction de leurs caractéristiques : durée de vie, absorptions par des puits naturels, etc (les flux sortants). Certains composés ont une durée de vie assez courte (aérosols notamment), d’autres, comme le CO2, bien plus longue. Arrêtons-nous un instant sur le cas du CO2, important à comprendre pour la suite. Au cours de la décennie 2011-2020 [2], la moitié des émissions de CO2 anthropiques a été absorbée par les puits naturels que sont la végétation et les océans, tandis que l’autre moitié s’est accumulée dans l’atmosphère, faisant augmenter la concentration. Cette part restante des émissions, importante, mettra beaucoup plus de temps à être absorbée, et perdurera dans l’atmosphère pendant des siècles : une FAQ du cinquième rapport du GIEC [3] indiquait « qu’au bout de 2 000 ans, l’atmosphère renferme encore 15 à 40 % des rejets initiaux de CO2 ». 

L’ensemble de ces perturbations atmosphériques, auxquelles s’ajoutent des modifications de l’albédo [4], provoquent ce que l’on appelle un forçage radiatif positif, modifiant le bilan énergétique planétaire. Cela signifie que le système emmagasine plus d’énergie. Les océans absorbent une majeure partie de ce surplus énergétique et se réchauffent très lentement, tandis que le reste réchauffe les terres, fait fondre les glaciers et calottes glaciaires et, enfin, réchauffe l’atmosphère. Le CO2 ayant un rôle prépondérant dans le réchauffement, en particulier à long terme, ce sont ses émissions cumulées qui dirigent la hausse de la température. La figure ci-dessous, provenant du quatrième rapport d’évaluation du GIEC [5], représente de manière simplifiée l’intégration de cette causalité dans un modèle climatique pour un scénario donné, avec les rétroactions du cycle du carbone (flèche du haut) et les incertitudes (plage de valeurs possibles) schématisées. Les courbes représentent successivement les émissions, les concentrations, le forçage radiatif et, enfin, la température :

Figure 10.1 du chapitre 10 quatrième rapport d’évaluation du groupe I du GIEC (2007), illustrant pour un scénario donné les étapes de la modélisation de la réponse du climat

Cet article étant assez long, voici un résumé des dernières connaissances scientifiques sur le sujet de l’inertie du climat, établi à partir des éléments de deux rapports récents du GIEC, le rapport spécial 1.5 de 2018 et le rapport du groupe I d’août 2021. Les sources précises des différents passages de ces rapports se trouvent dans les parties dédiées de l’article. 

Les différentes composantes du système climatique (qui comprend l’atmosphère, les océans, la cryosphère et la biosphère, ainsi que leurs interactions, comme le cycle du carbone [6]) réagissent de manières différentes à des changements des forçages tels que mentionnés précédemment. Certaines de ces composantes, en particulier l’océan et les calottes glaciaires, réagissent sur des temporalités très longues, avant de parvenir à un nouvel équilibre. Ainsi, les océans continueront de se réchauffer et s’acidifier pendant des siècles, voire des millénaires, tandis que les glaciers et calottes glaciaires vont continuer de fondre pendant des décennies, voire des siècles. 

Dans le cas du changement climatique d’origine anthropique, les différents forçages évoluent et agissent différemment, que ce soit au niveau de leur potentiel de réchauffement ou de refroidissement, et de leur durée de vie dans l’atmosphère. Le CO2 cumulé est, cependant, le principal responsable du réchauffement passé, ainsi que du réchauffement potentiel futur [7]

Même avec un arrêt complet des émissions de CO2, ou bien en arrivant à des émissions nettes égales à zéro (ce qui est, « climatiquement », la même chose [8]), la température ne reviendra pas au niveau de l’ère préindustrielle. En revanche, elle se stabilisera assez rapidement. Cette stabilisation est sujette à plusieurs incertitudes, dépendant de l’évolution des autres forçages et du niveau d’émissions auquel elle a lieu. 

Même si la température est stabilisée, de nombreux changements géophysiques aux impacts potentiellement élevés se poursuivront, en particulier la hausse du niveau marin, en raison de la dilatation thermique des océans et de l’éventuelle fonte enclenchée des calottes glaciaires (l’ampleur de cette hausse dépend du niveau de stabilisation de la température, c’est-à-dire du scénario futur qui sera suivi).

Il y a également une inertie sociétale, due au temps nécessaire pour arriver à des émissions de CO2 nettes égales à zéro (ou neutralité carbone). En effet, l’arrêt complet des émissions ne peut malheureusement pas avoir lieu immédiatement. Dans les scénarios de réduction importante des émissions visant une limitation de l’élévation de la température à environ +1,5 °C en 2100, cette neutralité carbone est atteinte aux alentours de 2050. Cela signifie qu’il y a toujours des émissions durant les trois prochaines décennies, bien qu’en forte baisse. Ce n’est qu’une fois la neutralité carbone atteinte que la température globale de surface se stabilisera. L’évolution des autres forçages peut faire varier ce résultat. Il est possible de distinguer une différence au niveau de l’évolution de la température mondiale entre deux scénarios d’émissions divergents après une vingtaine d’années, en raison de la variabilité naturelle du climat qui masque la réponse progressive de la température. Cette variabilité peut spontanément soit amplifier, soit atténuer, les effets des activités humaines.  

1990, 1992 : premier rapport du GIEC et mise en place de la gouvernance climatique

L’étude du changement climatique, et donc de l’inertie du climat, s’est développée et a évolué dans le contexte particulier de la prise de conscience et de la tentative de gestion du problème par les États et les instances internationales. Le Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC) a été créé en 1988 dans le but de synthétiser les connaissances scientifiques sur le sujet, afin d’éclairer les décisions politiques. Son mandat est d’être politiquement pertinent, mais non prescriptif [9]

A l’époque, les connaissances sur le climat et le changement climatique sont bien moins conséquentes et robustes qu’aujourd’hui, avec des modèles bien plus simples. Il était cependant clair, grâce au premier rapport d’évaluation du GIEC de 1990 [10], qu’il y avait un problème, et qu’il risquait de s’intensifier si les émissions se poursuivaient et, surtout, continuaient d’augmenter. Cette première synthèse des connaissances a permis d’informer les Parties réunies lors du Sommet de la Terre de Rio de Janeiro, en 1992. La gouvernance climatique s’est mise en place lors de cet événement, sous l’égide de la Convention-cadre des Nations unies sur les changements climatiques (CCNUCC [11]), adoptée par les États.

Ce traité international établit un « objectif ultime » qui est de « stabiliser […] les concentrations de gaz à effet de serre dans l’atmosphère à un niveau qui empêche toute perturbation anthropique dangereuse du système climatique » [12]. La notion de ce qui définit une « perturbation anthropique dangereuse » a occupé un grand nombre de débats durant les COP annuelles, dont l’objet est la mise en place et le suivi de la Convention, puisque de cette définition dépend l’objectif climatique poursuivi. Ce qui nous intéresse ici est cependant la mention d’une première idée d’objectif climatique : la stabilisation des concentrations de gaz à effet de serre. 

Comme l’ont expliqué Amy Dahan et Stefan Aykut dans « Gouverner le climat ? » [13], les connaissances scientifiques sur le changement climatique et, par conséquent, les conclusions des rapports du GIEC, sont le résultat d’une « coproduction » entre commande politique et recherche scientifique. Cela explique en partie pourquoi les travaux de l’époque se sont concentrés sur les conséquences climatiques d’une stabilisation des concentrations, à différents niveaux. Une seconde explication concerne les capacités des modèles climatiques, qui permettent de simuler les réactions possibles du climat à des changements des forçages. Durant les années 90 et jusqu’au début des années 2000, ils n’intègrent pas encore le cycle du carbone avec la réaction des puits naturels, qui permet de transformer des trajectoires d’émissions en concentrations [14]. La donnée des concentrations de gaz à effet de serre en  entrée de ces modèles était donc nécessaire pour effectuer des simulations. 

1995, 2001 : inerties des composantes du système climatique, stabilisation des concentrations et baisse des émissions

Les premiers rapports d’évaluation du GIEC présentent ainsi deux types de projections climatiques : des scénarios sans politiques climatiques avec différentes hypothèses de développement socio-économique et technologique, et des trajectoires de stabilisation des concentrations de gaz à effet de serre, généralement du seul CO2, à différents niveaux. Les scénarios servent à estimer quels sont les futurs climats possibles sans intervention politique, les trajectoires de stabilisation à évaluer la réaction du climat et les impacts potentiels selon le niveau de stabilisation visé, comme mentionné dans l’objectif de la Convention. Pour ces différentes trajectoires de stabilisation des concentrations de CO2, sont données les trajectoires correspondantes des émissions. Celles-ci plafonnent, puis baissent, plus ou moins haut et plus ou moins fortement en fonction du niveau de concentration visé, mais ne descendent cependant pas à zéro : pour avoir une concentration stable, il y a toujours des émissions, égales à l’action des puits de carbone naturels, océaniques et terrestres [15], qu’elles provoquent [16]

Le second rapport d’évaluation du GIEC, publié en 1995, présente différents profils de stabilisation de la concentration de CO2 à long terme (jusqu’en l’an 2375 [17]), et mentionne : « La stabilisation de la concentration de gaz à effet de serre ne signifie pas pour autant que le climat cesserait d’évoluer. Après cette stabilisation, la température moyenne globale à la surface continuerait d’augmenter pendant quelques centaines d’années et le niveau de la mer de s’élever pendant beaucoup de centaines d’années ». Nous avons ici à la fois une première idée de l’inertie du système climatique, et du fait que la stabilisation de la concentration n’est pas suffisante pour enrayer le réchauffement. 

Au sein de la gouvernance climatique, avec les apports de ces connaissances, les débats se concentrent sur le niveau de stabilisation des concentrations qu’il faut fixer pour respecter l’objectif ultime de la Convention. En attendant de statuer, au vu du niveau des émissions de l’époque et des scénarios envisagés, il est évident qu’il va falloir enrayer la hausse des émissions, voire, les baisser franchement. Le protocole de Kyoto, signé en 1997 mais mis en place en 2005 seulement, établit alors comme objectif un pourcentage de réductions des émissions de gaz à effet de serre pour un ensemble de pays, les plus développés [18].

Dans le Résumé à l’intention des décideurs du troisième rapport d’évaluation du GIEC, publié en 2001, une partie est dédiée à « l’inertie […] des systèmes climatiques, écologiques et des secteurs socio-économiques » [19]. L’inertie des systèmes climatiques, telle que décrite dans cette section, peut être de deux sortes : des changements climatiques anthropiques qui « ne deviendront apparents que lentement », tandis que d’autres « peuvent être irréversibles si le rythme et l’ampleur des changements climatiques ne sont pas limités avant le dépassement de seuils associés dont la position peut être mal connue ». 

Il est rappelé dans cette section que la stabilisation des émissions de CO2 à leur niveau de l’époque (début des années 2000) n’entraînera pas de stabilisation de la concentration, qui continuerait d’augmenter. Les conclusions du rapport précédent sont confirmées et détaillées pour ce qui concerne la poursuite de l’élévation de la température et surtout, du niveau des mers, même en cas de stabilisation de la concentration. La figure RID-5, ci-dessous, illustre de manière schématique ces différentes réactions à long terme de la température et de l’élévation du niveau de la mer en fonction d’une trajectoire idéalisée des émissions, menant à une concentration constante : 

Rapport de synthèse du troisième rapport d’évaluation du GIEC, 2001, figure RID-5 représentant de manière schématique les différentes réactions du climat à la stabilisation de la concentration en CO2

L’élévation du niveau des mers est due à deux facteurs, la dilatation thermique (l’eau chaude ayant un volume plus élevé) et la fonte des glaciers et calottes glaciaires. Cette partie dédiée à l’inertie et au « risque d’irréversibilité » conclut que l’adaptation est « inévitable et déjà indispensable dans certains cas », et que des mesures anticipatoires d’adaptation et d’atténuation sont nécessaires. 

La partie suivante du Résumé présente des trajectoires d’émissions et de concentrations de CO2, ainsi que leurs conséquences sur la température globale. Les « profils WRE » (en couleurs) représentent différents niveaux de stabilisation de la concentration en CO2 (les « profils S », en pointillés, sont ceux du rapport précédent), auxquels sont comparés trois scénarios SRES (A2, A1B et B1, en noir, RSSE en français), des scénarios avec différents développements socio-économiques, sans politiques climatiques [20]

Rapport de synthèse du troisième rapport d’évaluation du GIEC, 2001, figure RID-6 montrant les trajectoires d’émissions nécessaires pour différents niveaux de stabilisation de la concentration en CO2, comparées à des scénarios socio-économiques (RSSE/SRES)

On peut faire plusieurs observations sur ces graphiques : la plupart des niveaux de concentrations étudiés permettent la poursuite des émissions pendant des décennies, voire des siècles (avec tout de même, un plafonnement, puis une baisse, sans descendre complètement à zéro) ; les températures continuent d’augmenter suite à la stabilisation de la concentration, jusqu’à des niveaux élevés (la hausse de la température étant donnée par rapport au début du XXIème siècle) ; il y a une incertitude importante sur les températures obtenues. 

Le rapport du groupe I, dédié aux éléments physiques du climat, donne une explication à la poursuite du réchauffement : « En raison de la lenteur des réactions en milieu océanique, la température moyenne mondiale continuera d’augmenter pendant des siècles au rythme de quelques dixièmes de degré par siècle après la stabilisation des concentrations de CO2 » [21]. Les océans mettant plus de temps à se réchauffer, surtout en profondeur, il faut des siècles pour que le nouvel équilibre se fasse, si les concentrations restent au même niveau. Le résumé indique que, même avec une stabilisation de la concentration (y compris au niveau de l’époque de la publication du rapport), le niveau des mers continuera de monter « pendant des siècles », tandis qu’il y aura une diminution importante de la masse des glaciers, et que les calottes glaciaires continueront de réagir « pendant plusieurs milliers d’années », avec un risque de « fonte quasi totale » du Groenland, qui équivaut à une élévation de 7 m du niveau des mers. 

2007, quatrième rapport : changements climatiques « engagés » et « inertiels »

Au fil des rapports, la quantité de connaissances sur le climat augmente de manière quasi exponentielle [22]. Lors de la publication du quatrième rapport d’évaluation du groupe I dédié aux éléments physiques du climat, en 2007, le Résumé à l’intention des décideurs réaffirme que le réchauffement et l’élévation du niveau de la mer continueraient « pendant des siècles », même si les concentrations étaient stabilisées. Un encadré est spécifiquement dédié à la question de l’inertie climatique [23]. Il nomme « réchauffement engagé » (« committed warming ») la hausse de la température qui se poursuit après la stabilisation des concentrations de gaz à effet de serre, due à « l’inertie thermique des océans ». L’encadré distingue l’inertie de la couche inférieure de l’atmosphère, la troposphère (courte, de l’échelle du mois), celle des couches supérieures océaniques (plusieurs années à plusieurs décennies), et celle des couches profondes océaniques et des calottes glaciaires (plusieurs siècles à plusieurs millénaires). 

Ce « réchauffement engagé » lors de stabilisations des concentrations est illustré dans la figure RT.32, qui montre des simulations d’augmentation de la température pour trois scénarios d’émissions de l’époque (SRES, RSSE en français [20][24]), ainsi que des simulations à « composition constante » de l’atmosphère (en 2000 et pour le XXIème siècle – en orange -, et après 2100, prolongeant deux scénarios jusqu’en 2300 – en bleu et vert -) : 

Résumé technique du quatrième rapport d’évaluation du groupe I du GIEC, 2007, figure RT.32 représentant la réaction du climat à des forçages constants (à partir de 2000 en orange, après 2100 en vert et bleu)

Le rapport indique que « Les changements climatiques engagés, après stabilisation du forçage radiatif, sont estimés à 0,5 à 0,6°C et la plus grande part d’entre eux se produiront au cours du siècle suivant ». En raison de l’inertie des océans qui absorbent une grande partie de l’énergie emmagasinée dans le système climatique, en particulier celle des couches profondes, à un niveau constant de concentrations et de forçage radiatif, le climat continue donc de se réchauffer « tant que le déséquilibre radiatif persistera et jusqu’à ce que toutes les composantes du système climatique se soient ajustées à ce nouvel état » [25]

Grâce aux progrès effectués dans la modélisation climatique, notamment le couplage des modèles de climat avec des modèles de cycle du carbone [26], le rapport présente également ce qu’il décrit comme les « changements climatiques inertiels », dus aux émissions du passé. Il y est expliqué que ceux-ci « varient de façon considérable selon les agents de forçage considérés, en raison des différences entre leurs durées de vie respectives dans l’atmosphère ». La figure RT.31 montre des simulations à long terme de cinq modèles pour un arrêt soudain et total des émissions de CO2 en 2100 (graphique en haut à gauche, « Émissions de CO2 ») : 

Résumé technique du quatrième rapport d’évaluation du groupe I du GIEC, 2007, figure RT.31 représentant la réaction du climat aux émissions passées selon différents modèles, suite à un arrêt soudain des émissions de CO2 en 2100

On constate que la concentration de CO2 (en bas, à gauche « Concentration de CO2 atmosphérique ») décroît suite à l’arrêt complet des émissions, en raison de l’action des puits de carbone naturels. Cette baisse s’atténue au fil du temps, les puits se dirigeant vers un nouvel équilibre. La température semble se stabiliser (à différents niveaux, selon les modèles – en haut, au milieu « Réchauffement en surface »), puis décroitre [27]

Cette figure ne représente cependant que l’inertie pour un arrêt des émissions de CO2. Le rapport précise : « Les changements climatiques inertiels dus aux émissions du passé connaissent typiquement une phase initiale d’augmentation de la température [en raison des différences entre les agents de forçages mentionnés dans la citation précédente], suivie d’une phase de baisse à long terme tandis que le forçage radiatif baisse ». Ce sont les forçages à durée de vie courte qui agissent en premier sur la réaction de la température, en particulier les aérosols : comme ils ont un effet refroidissant, l’arrêt de leurs émissions et leur disparition rapide provoque une élévation de la température. L’étude de cette inertie théorique (comme il est impossible, sauf catastrophe planétaire, que toutes les émissions anthropiques cessent subitement) permet de déterminer la part de réchauffement « inertiel » géophysique par rapport à l’inertie « sociétale », lorsqu’on la compare à un scénario d’atténuation [28]. Nous reviendrons plus loin sur ces deux points, en nous appuyant sur des travaux plus récents.

Au niveau de la température, mais aussi dans une certaine mesure d’autres composantes comme les océans et l’élévation du niveau de la mer, il semble donc y avoir une différence notable entre l’inertie due à la stabilisation de la concentration, et celle faisant suite à un arrêt complet des émissions, du moins, de CO2 [29]. En combinant ces travaux avec les nouvelles et nombreuses connaissances sur les impacts déjà constatés, et ceux projetés pour différents niveaux de réchauffement, la gouvernance climatique s’oriente au cours des années 2000 vers un nouvel objectif climatique : un seuil de température à respecter. Le chiffre de +2 °C par rapport à l’ère préindustrielle s’impose [30]. La COP15 de Copenhague, en 2009, entérine cet objectif de +2 °C, mais échoue à mettre en place l’organisation concrète l’atteindre.

2013, cinquième rapport : différentes inerties, arrêt des émissions, budgets carbone, réactions à long terme

Le rapport du groupe I, publié en 2013 dans le cadre du cinquième rapport d’évaluation [31], confirme et détaille les éléments présentés dans les rapports précédents. Dans ce rapport, avec l’évolution conjointe de la gouvernance climatique et des travaux de recherche, la question des seuils de température prend de l’ampleur. L’axe thématique n°8 du Résumé technique [32] décrit la complexité et la subjectivité de la définition d’un tel seuil : « […] les incidences du climat sont diverses sur le plan géographique et spécifiques aux différents secteurs et aucun seuil objectif ne permet de déterminer le moment où apparaîtront des interférences dangereuses. Certains changements peuvent être retardés ou irréversibles et certaines incidences pourraient être bénéfiques. Ainsi, il n’est pas possible de définir un seul seuil objectif critique sans porter de jugement de valeur et sans poser d’hypothèses quant à la façon de présenter globalement les coûts et les avantages actuels et à venir ». Comme l’avaient bien expliqué Amy Dahan et Stefan Aykut, les seuils des objectifs climatiques sont avant tout des constructions politiques, résultats de négociations et de rapports de force illustrant ce que les sociétés s’estiment prêtes à accepter, à la fois au niveau des changements nécessaires pour atteindre ces objectifs, et des risques encourus par les impacts liés à un certain niveau de réchauffement, qu’il soit de +1,5 °C, +2 °C, ou plus encore. 

Avec ce cinquième rapport, il est désormais établi qu’il existe une relation linéaire entre les émissions cumulées de CO2 et la réponse de la température moyenne. Pour résumer, plus on émet de CO2, plus le climat se réchauffe. Si on arrête d’émettre du CO2, la température se stabilise. Cette relation permet de calculer, avec une certaine marge d’incertitude (en raison des forçages autres que le CO2 et de certaines rétroactions potentielles, comme celle du pergélisol), des budgets carbone : des quantités maximales d’émissions, pour des objectifs de température donnés, en l’occurrence + 2°C. 

Le Résumé confirme que « la plupart des caractéristiques du changement climatique persisteront pendant de nombreux siècles même si les émissions de CO2 sont arrêtées », et que l’inertie du changement climatique est « considérable », avec une grande partie du réchauffement « irréversible » sur des échelles de temps humaines. En ce sens, cela signifie que nous ne retrouverons pas le climat de l’ère préindustrielle. Les températures en surface resteront à peu près constantes après l’arrêt total des émissions, mais les océans continueront de se réchauffer pendant des siècles, notamment en profondeur. Le dernier paragraphe de l’Axe thématique 8 décrit les différents changements qui continueront d’avoir lieu, même avec des températures stabilisées : « Les processus liés à l’évolution de la végétation, à la transformation des inlandsis, au réchauffement des couches profondes des océans, à l’élévation concomitante du niveau de la mer et aux rétroactions éventuelles liant par exemple les océans et les inlandsis possèdent leurs propres échelles temporelles longues. L’acidification des océans va très probablement se poursuivre à l’avenir tant que les océans continueront d’absorber le CO2 atmosphérique. L’évolution engagée du cycle du carbone des écosystèmes terrestres va se poursuivre au-delà de la fin du XXIe siècle. Il est quasiment certain que l’élévation du niveau moyen de la mer à l’échelle du globe va se poursuivre au-delà de 2100, l’élévation due à l’expansion thermique devant continuer pendant des siècles voire des millénaires. »

Toujours dans le rapport du groupe 1, une des FAQ, la 12.3, répond à la question « Comment évoluerait le climat si nous mettions fin aux émissions aujourd’hui? ». Les concentrations changeraient en fonction des caractéristiques des différents composés : celles des aérosols, à courte durée de vie, évolueraient très rapidement ; celle du méthane reviendrait au niveau préindustriel en une cinquantaine d’année, tandis que celle du CO2 diminuerait doucement en raison de l’action des puits naturels, mais ne reviendrait pas au niveau préindustriel. La figure suivante illustre cette FAQ, représentant la réponse de la température à trois scénarios théoriques à partir de 2010, jusqu’en 2150 :

Cinquième rapport d’évaluation du groupe I, FAQ 12.3 , figure 1 illustrant la réponse de la température à trois scénarios distincts

En rouge, les émissions resteraient constantes : la température continuerait d’augmenter. En gris, c’est « l’inertie à composition constante », avec des concentrations et un forçage radiatif constants, similaire aux simulations des rapports précédents, provoquant une légère augmentation de la température due à l’inertie thermique des océans. Enfin, la courbe bleue représente un arrêt complet des émissions anthropiques. En raison de la disparition rapide des aérosols, qui ont un effet refroidissant, la température augmenterait subitement de quelques dixièmes de degrés, avant de baisser en raison de l’élimination du méthane, puis de se stabiliser à long terme : « Ramener toutes les émissions à zéro conduirait donc, après un bref réchauffement, à une quasi-stabilisation du climat pendant de nombreux siècles. C’est ce que l’on appelle l’inertie des émissions passées (ou inertie pour des émissions nulles). La concentration des gaz à effet de serre diminuerait et, partant, il en irait de même pour le forçage radiatif, mais l’inertie du système climatique retarderait la réponse de la température ». Cela signifie que sans l’inertie thermique des océans, la température continuerait de baisser, au lieu de se stabiliser sur le long terme. Cette stabilisation est le résultat d’un équilibre entre l’effet « réchauffant » de l’inertie thermique des océans d’un côté [33], et de l’effet « refroidissant » de la baisse de la concentration en CO2 de l’autre, par l’action des puits naturels, océaniques et terrestres [34]

On peut donc distinguer trois formes d’inerties climatiques distinctes, à trois types de situations différentes : avec des émissions (flux) constantes, avec des concentrations (stock) constantes, et, enfin, avec des émissions nulles. Le chapitre 12 du groupe I est dédié à ce sujet [35], précisément la partie 12.5.2 « Climate change commitment ». Deux figures, accolées ci-dessous, présentent des simulations à long terme (jusqu’en l’an 3000) en fonction des scénarios RCP [36]. La première, à gauche, présente l’élévation de température (b) pour des concentrations stabilisées après l’année 2300 (certains scénarios ayant une concentration constante avant cette date), cohérente avec les travaux présentés dans les précédents rapports. La seconde, à droite, montre l’effet d’une mise à zéro des émissions de CO2 en 2300 sur les concentrations (b), la température (c) et l’élévation du niveau des mers due à la dilatation thermique (d). 

Cinquième rapport d’évaluation du groupe I, chapitre 12, figures 12.43 et 12.44

La différence entre l’inertie à composition (ou concentration) constante, à gauche, et pour des émissions de CO2 nulles, à droite, est clairement visible : dans ces simulations, sous l’action des puits naturels, la concentration de CO2 baisse (plus ou moins fortement, selon le scénario), et la température diminue, d’abord rapidement, puis plus doucement sur le long terme [37]. Le texte complet du rapport explique qu’en pratique, ce résultat dépendra de plusieurs facteurs : le cumul des émissions de CO2 passées (on le voit sur la figure, la réaction n’est pas tout-à-fait la même en fonction des scénarios), la sensibilité climatique (visible au large spectre de valeurs possibles) mais, aussi, des forçages autres que le CO2. 

2015 : Accord de Paris, neutralité carbone, 1,5 °C

Le cinquième rapport d’évaluation du GIEC a permis aux membres de la CCNUCC d’avoir la synthèse des dernières connaissances sur climat, en vue d’élaborer un nouveau traité devant prendre le relais du protocole de Kyoto. Ce sera chose faite avec la signature, en décembre 2015, de l’Accord de Paris [38]. Suite à des négociations intenses entre plusieurs groupes de pays, en particulier grâce à la pression des petits États insulaires menacés par la montée des eaux [39], il est même mentionné le chiffre de +1,5 °C dans l’objectif principal (« nettement en dessous de 2 °C », « poursuivant l’action menée pour limiter […] à 1,5 °C »). Dans le premier paragraphe de l’article 4, l’Accord indique également la marche à suivre : les pays doivent « parvenir au plafonnement mondial des émissions de gaz à effet de serre dans les meilleurs délais » [40], puis baisser leurs émissions jusqu’à parvenir « à un équilibre entre les émissions anthropiques par les sources et les absorptions anthropiques par les puits de gaz à effet de serre ». Cet équilibre est également appelé neutralité carbone, ou neutralité climatique [41]

La gouvernance climatique et la recherche scientifique ont ainsi progressé conjointement, l’une influençant l’autre, et inversement (on notera d’ailleurs le rôle important des promesses technologiques [42]). Les nouveaux objectifs climatiques globaux de l’Accord de Paris donnent à la recherche scientifique de nouvelles orientations : tout d’abord, les chercheur.es ont la surprise de devoir étudier plus en détails les conséquences et les trajectoires d’un réchauffement de +1,5 °C, suite à la commande faite au GIEC par les États d’un rapport spécial sur le sujet [43]. Auparavant, peu de travaux étudiaient les trajectoires ou les impacts d’un tel niveau de réchauffement. 

2018, rapport spécial 1.5 : trajectoires à +1,5 °C, inerties des différents forçages

Le rapport spécial sur un réchauffement planétaire de 1,5 °C et les trajectoires pour y parvenir a été publié à l’automne 2018. Le point A.2.2 du Résumé affirme que l’atteinte de la neutralité carbone, combinée à la réduction des autres forçages, mettrait « un terme au réchauffement planétaire anthropique sur des échelles de temps multidécennales ». Les nombreux travaux sur l’inertie climatique et les centaines de scénarios étudiés ont permis aux auteurs du rapport de présenter une conclusion forte : pour limiter la hausse des températures à +1,5 °C, les émissions de CO2 anthropiques doivent diminuer d’environ -40% en 2030 par rapport au niveau de 2010, et devenir nulles en 2050 (-25% en 2030 et nulles en 2070 pour +2 °C) puis négatives, tandis que les émissions autres que le CO2 sont également fortement réduites [44].

Avec l’avènement des objectifs de température et grâce aux avancées de la recherche sur la réaction du climat, les budgets carbone deviennent une donnée importante, à la fois pour la recherche et pour la gouvernance climatique. C’est un ancien concept, qui établit la quantité de CO2 que l’on peut émettre pour limiter le réchauffement à un seuil donné [45]. Le rapport met ainsi en avant des estimations de budgets pour +1,5 °C dans le Résumé, et pour d’autres seuils, notamment +2 °C, dans le rapport complet [46]. Ces budgets sont cependant soumis à des incertitudes non négligeables, en particulier lorsque l’on se rapproche de l’objectif visé, ce qui impacte leur utilisation dans l’établissement de politiques climatiques [47].

Le Résumé du rapport confirme l’inertie du réchauffement déjà effectué et ses conséquences, et indique qu’un réchauffement supplémentaire dû aux émissions passées (gaz à effet de serre et aérosols) de plus de 0,5 °C est « improbable » à court et moyen terme [48]. La question de l’inertie et du réchauffement « engagé » devient d’autant plus importante que l’objectif de +1,5 °C est proche : le rapport mentionne +1 °C de réchauffement déjà effectué, et un dépassement de cet objectif entre 2030 et 2052, si les tendances de hausse de température de l’époque sont prolongées. 

Afin de s’y retrouver, le glossaire du rapport précise les différentes formes d’inerties liées au changement climatique. On retrouve les trois inerties géophysiques mentionnées précédemment, qui décrivent la réaction du système climatique, ainsi que deux inerties sociétales, l’une pour le scénario « réalisable » le plus bas en émissions [49], l’autre pour un scénario comprenant l’inertie des infrastructures émettrices existantes : 

Rapport Spécial sur un réchauffement planétaire de +1,5 °C, glossaire français

L’inertie climatique est détaillée au chapitre 1, dans la partie 1.2.4 « Geophysical Warming Commitment ». Cette section mentionne le fait qu’il y a une idée reçue au sujet de l’inertie, assez répandue notamment dans la vulgarisation scientifique sur le changement climatique [50]

« L’inertie pour une composition constante (ICC) est principalement associée à l’inertie thermique de l’océan (Hansen et al., 2005), et a conduit à l’idée fausse qu’un réchauffement futur substantiel est inévitable (Matthews et Solomon, 2013). L’ICC prend en compte le réchauffement dû aux émissions passées, mais inclut également le réchauffement dû aux émissions futures (en baisse mais toujours non nulles) qui sont nécessaires pour maintenir une composition atmosphérique constante. Elle n’est donc pas pertinente pour l’engagement de réchauffement dû aux seules émissions passées. »

Une partie des assertions [51], régulièrement entendues, sur le « réchauffement futur engagé dû aux émissions passées » vient de cela, leurs auteurs confondant inertie pour une composition constante et inertie pour des émissions nulles. Le rapport explique qu’il y a une « séparation claire » de la réponse climatique entre les émissions passées, et les émissions futures, et que la réponse pour des émissions nulles dépend du mix de gaz à effet de serre et d’aérosols considéré. La figure 1.5 illustre cela, avec les réponses de la température pour différentes combinaisons d’arrêt des émissions en 2020 : 

Rapport Spécial 1.5, chapitre 1, figure 1.5, « Warming commitment from past emissions of greenhouse gases and aerosols »

La courbe orange correspond à un arrêt complet des émissions de gaz à effet de serre et aérosols. Elle est proche de celle que l’on pouvait observer dans la FAQ 12.3 du rapport d’évaluation précédent, avec un léger pic de température de quelques dixièmes de degrés dû à la disparition des aérosols (qui ont, globalement, un effet refroidissant), suivi d’une baisse substantielle due à la baisse de la concentration de méthane, puis une stabilisation à long terme « gérée » par l’équilibre entre l’inertie thermique des océans et la baisse de la concentration de CO2 par les puits naturels. Les courbes restantes représentent différentes options d’arrêt de certains forçages, tandis que les autres sont maintenus : du seul CO2 en bleu en trait plein, des gaz à effet de serre en rose, du CO2 et des aérosols en vert, tandis que les traits bleus en pointillés indiquent une poursuite constante des émissions et un arrêt progressif des émissions de CO2 sur cinquante ans. 

2021, rapport du groupe I : Zero Emissions Commitment, divergence entre scénarios, atteinte des seuils de température

Dans le cadre du sixième cycle d’évaluation, le groupe I du GIEC a rendu son rapport en août 2021 [52]. Les rapports des deux autres groupes de travail seront publiés au printemps 2022, et le rapport de synthèse, à l’automne 2022. Cette immense somme de travail synthétisant les dernières connaissances sur le changement climatique servira à éclairer et orienter la gouvernance climatique, en particulier le bilan mondial des émissions prévu pour 2023, dans le cadre de l’Accord de Paris [53]

Sans surprise, le Résumé pour les décideurs réaffirme les conclusions des rapports précédents [54] : « Du point de vue des sciences physiques, pour limiter le réchauffement climatique d’origine humaine à un niveau donné, il faut limiter les émissions cumulées de CO2, pour atteindre au moins des émissions nettes de CO2 nulles, et réduire fortement les émissions d’autres gaz à effet de serre ».  

Ces conclusions ont été renforcées par les résultats d’une comparaison des modèles de l’inertie pour des émissions nulles de CO2, résumés dans la section 4.7.1.1 « Climate change following zero emissions » du chapitre 4 [55][56]. Les différents modèles ont simulé des émissions progressives – +1% par an – de CO2 de 1000 PgC (représentant environ +1,65 °C de réchauffement [57]), avant un arrêt complet des émissions. Les résultats sont représentés dans la figure ci-dessous, avec les simulations individuelles en gris et la moyenne en noir, la concentration de CO2 à gauche, la température à droite : 

Sixième rapport d’évaluation du groupe I, chapitre 4, figure 39

Les modèles divergent légèrement au niveau de la réponse de la température à l’échelle d’une centaine d’années. Le rapport explique que l’inertie pour des émissions nulles de CO2 devrait faire moins de 0,3 °C, mais que cela peut être aussi bien en positif qu’en négatif. Dans tous les cas, ce n’est pas significatif par rapport à la variabilité naturelle du climat, au niveau de la température mondiale. 

Inertie des sociétés 

Nous savons donc que, à quelques subtilités et incertitudes près mentionnées précédemment, l’arrêt des émissions, que ce soit du seul CO2 ou de l’ensemble des forçages, permettrait de stabiliser la température globale de surface. Cependant, il est, hélas, compliqué de passer d’un seul coup de plusieurs dizaines de milliards de tonnes d’émissions annuelles à zéro, en raison de l’inertie des systèmes socio-économiques [58]. Par exemple, un certain nombre d’infrastructures existantes devront être arrêtées avant la fin de leur durée de vie « normale » si l’on souhaite maintenir le réchauffement à +1,5 °C [59]. Dans cette dernière partie, nous allons observer comment cette inertie sociétale, sur laquelle il y aurait beaucoup à dire, est représentée dans les projections climatiques [60]

Pour étudier les différents futurs climatiques potentiels, les chercheur.es ont besoin de données d’entrées pour leurs modèles, c’est-à-dire de trajectoires d’évolution des forçages : émissions de gaz à effet de serre, d’aérosols, changements d’usages des terres, etc. C’est dans ce but que sont créés les scénarios climatiques, qui tentent de couvrir l’ensemble des possibles sociétaux, des trajectoires les plus radicales en termes de baisse des émissions, aux plus émettrices [61]. Dans le dernier rapport du groupe 1 du GIEC, ce sont les scénarios SSP qui sont utilisés [62], et plus précisément cinq scénarios illustratifs pris dans chaque famille SSP (qui en comportent des dizaines) [63] : un scénario maintenant le réchauffement légèrement en dessous de +1,5 °C (SSP1-1.9), un autour de +2 °C (SSP1-2.6), un scénario intermédiaire (SSP2-4.5, d’estimation centrale +2,7 °C [64]), et deux scénarios « de référence », c’est-à-dire sans politiques climatiques (SSP3-7.0 et SSP5-8.5, pour respectivement, +3,6 °C et +4,4 °C d’estimations centrales en fin de siècle). 

Le Résumé pour les décideurs décrit, à propos l’évolution future du climat [65] : « Les scénarios d’émissions de GES très faibles ou faibles (SSP1-1.9 et SSP1-2.6) entraînent en quelques années des effets perceptibles sur les concentrations de gaz à effet de serre et d’aérosols, ainsi que sur la qualité de l’air, par rapport aux scénarios d’émissions de GES élevées et très élevées (SSP3-7.0 ou SSP5-8.5). Dans ces scénarios contrastés, des différences perceptibles dans les tendances de la température de la surface du globe commenceraient à se dégager de la variabilité naturelle dans un délai d’environ 20 ans, et sur des périodes plus longues pour de nombreux autres facteurs d’impact climatique (confiance élevée) ».

Deux FAQ développent ces points [66]. La première, la 4.1, résume les évolutions du climat attendues pour les 20 prochaines années. Comme les émissions ne vont pas tomber à zéro demain matin, les tendances actuelles (augmentation de la température, modification des caractéristiques des événements extrêmes, diminution de la cryosphère, etc.) vont se poursuivre durant ces deux décennies, et la modulation de ces tendances par la variabilité naturelle du climat sera plus forte que l’effet direct des différents scénarios. Ceux-ci envisagent tous une poursuite des émissions durant cette période, bien que les trajectoires soient distinctes dès leur début (2015 pour les SSP), certaines en forte augmentation, d’autres en forte baisse (le scénario le plus bas, le SSP1-1.9, prévoit l’atteinte de la neutralité carbone un peu après 2050). La figure de la FAQ présente le domaine des possibles climatiques sous forme d’un ensemble de « spaghettis ». Chacun d’entre eux représente un état possible futur en tenant compte de la variabilité naturelle du climat durant cette période, pour la température mondiale et la superficie de la mer de glace Arctique, en fonction de deux scénarios SSP : 

Sixième rapport d’évaluation du groupe I, FAQ 4.1, figure 1

Durant cette période, la dispersion des simulations, représentant la variabilité du climat, est ainsi plus élevée que la différence entre les scénarios. La FAQ suivante, la 4.2, répond à la question « À quelle échéance verrions-nous les effets de la réduction des émissions de dioxyde de carbone ? ». La réponse résumée : « Les effets d’une réduction substantielle des émissions de dioxyde de carbone ne seraient pas immédiatement visibles, et le temps nécessaire pour les détecter dépendrait de l’ampleur et du rythme des réductions d’émissions. Dans le cadre des scénarios de réduction des émissions envisagés dans le présent rapport, l’augmentation des concentrations de dioxyde de carbone dans l’atmosphère ralentirait visiblement après environ cinq à dix ans, tandis que le ralentissement du réchauffement de la surface de la planète serait détectable après environ vingt à trente ans. Les effets sur les tendances des précipitations régionales ne seraient visibles qu’après plusieurs décennies » [67]

Avant même de parler de stabilisation de la température, c’est donc la détection d’un changement de vitesse du réchauffement que l’on observerait en premier, en réponse à la baisse  des émissions et au fait que l’augmentation de la concentration ralentit également. Une figure accompagne la FAQ, qui présente les caractéristiques de la divergence entre deux scénarios distincts pour le CO2, le SSP1-2.6 et le SSP3-7.0. Les trajectoires d’émissions divergent dès le début des scénarios, en 2015 : 

Sixième rapport d’évaluation du groupe I, FAQ 4.2, figure 1, top, représentant les trajectoires d’émissions de CO2 de deux scénarios SSP

Dans le scénario « low », on commence à fermer, doucement d’abord, le robinet de CO2. Mais il y a encore des émissions pendant des décennies, avant d’atteindre la neutralité carbone. L’effet sur la concentration devient visible après 5 à 10 ans. Dans le scénario SSP1-2.6, la concentration s’infléchit à la baisse à partir du moment où les émissions deviennent négatives, aux alentours de 2080 : 

Sixième rapport d’évaluation du groupe I, FAQ 4.2, figure 1, middle, représentant l’évolution de la concentration en fonction de deux scénarios SSP

Au niveau de la température, la variabilité naturelle (représentée ci-dessous par les lignes fines, issues d’une dizaine de simulations aux conditions initiales différentes pour chaque scénario) donne cet aspect irrégulier à la courbe moyenne, et la divergence (définie comme la non-superposition des domaines des possibles climatiques incluant la variabilité naturelle) ne devient discernable qu’aux alentours de 2040 : 

Sixième rapport d’évaluation du groupe I, FAQ 4.2, figure 1, bottom, représentant l’évolution de la température en fonction de deux scénarios SSP

Une autre figure, provenant du Résumé technique [68], présente des résultats similaires, avec un zoom sur le moyen terme, et un scénario supplémentaire et intermédiaire, le SSP2-4.5. La divergence des estimations centrales de température débute vers la fin de la décennie 2020 : 

Sixième rapport d’évaluation du groupe I, résumé technique, Cross-Section Box TS.1, Figure 1

Deux raisons expliquent le « délais » de 20 à 30 ans dans la détection d’une différence mesurable et significative de température entre des trajectoires opposées :
– Les trajectoires étudiées et leurs postulats (l’effet serait plus visible en comparant des trajectoires encore plus divergentes, comme le SSP1-1.9 et le SSP5-8.5 [69]), notamment l’effort de réduction consenti dans le scénario « bas » et le moment où il atteint la neutralité carbone,
– La variabilité naturelle du climat, qui masque la détection de la réponse de la température.

Il ne s’agit donc pas d’une « inertie climatique » à proprement parler, mais bien d’une inertie sociétale : précisément, du temps nécessaire pour parvenir à la neutralité carbone, à partir du moment où l’on commence à mettre en place des mesures d’atténuation. L’exemple de la crise du Covid-19 permet de comprendre la complexité de l’exercice : les émissions de CO2 ont baissé d’un peu plus de 5% en 2020, ce qui veut dire que l’on a réduit l’apport de CO2 de 5% par rapport à l’année précédente [70]. Mais nous continuons d’émettre, donc d’injecter du CO2, dans le stock. In fine, en raison de la réaction des puits naturels et des incertitudes autour des mesures, il semblerait que cette réduction n’ait pas eu d’impact substantiel sur la trajectoire de la concentration en CO2 atmosphérique, qui a continué d’augmenter en 2020 [71]. Pour pouvoir observer un résultat sur celle-ci, il faudrait maintenir des efforts d’un ordre de grandeur similaire (plusieurs pourcents de baisse par an, à échelle mondiale) pendant des années, jusqu’à l’atteinte de la neutralité carbone. 

Seuils et incertitudes

L’un des nouveaux éléments présentés par le rapport d’août 2021 concerne l’atteinte du seuil de +1,5 °C [72]. D’après les conclusions des chercheur.es, il y a des chances que ce seuil, calculé sur une moyenne sur vingt années, soit dépassé au début des années 2030 [73] et ce, quel que soit le scénario SSP étudié, y compris ceux de fortes réductions des émissions [74]. C’est environ 10 ans plus tôt que dans l’estimation centrale du Rapport spécial 1.5 [75]. La différence est due à la méthodologie de calcul : le rapport spécial étudiait une « simple » prolongation des tendances de l’époque, tandis que le rapport du groupe I étudie les trajectoires de chaque scénario [76]. Comme on peut le voir ci-dessous [77], même le scénario SSP1-1.9 dépasse temporairement le seuil de +1,5 °C au milieu du siècle [78], avant de redescendre en-dessous en fin de siècle (en partie, grâce au déploiement à grande échelle d’émissions négatives [79]) :   

Sixième rapport d’évaluation du groupe I, résumé technique, Cross-Section Box TS.1, Figure 1

D’autres trajectoires pour limiter le réchauffement à +1,5 °C ou +2 °C sont possibles, pour certaines, sans dépassement du seuil ou avec un dépassement limité [80]. Toutes nécessitent cependant des mesures et changements immédiats et radicaux et, pour le moment, nous n’en prenons pas la route [81]. La figure précédente représente les projections finales de l’ensemble des modèles du CMIP6, évalués par le GIEC [82]. Le rapport complet indique que la plage d’incertitude, tous scénarios compris (elle est indiquée sur la figure, par les plages de couleurs bleue et rouge, pour les scénarios SSP1-2.6 et SSP3-7.0), va de +1,0 °C à +5,7 °C pour la période 2081-2100, par rapport à l’ère préindustrielle [83]. Cette incertitude est composée de trois incertitudes distinctes, analysées dans une étude qui les comparait aux projections du rapport d’évaluation précédent [84]. Il y a l’incertitude irréductible due à la variabilité interne du climat, imprévisible au-delà de quelques années (en orange ci-dessous, figure provenant de l’étude). Cette incertitude, dite « stochastique », est importante à court et moyen terme. Il y a, ensuite, l’incertitude, dite « épistémique », due aux modèles (en bleu), qui représentent  de manières différentes les processus climatiques et, en particulier, les rétroactions climatiques qui conditionnent en grande partie la réponse totale du système climatique à des perturbations d’énergie. Enfin, à long terme, l’incertitude principale, dite « réflexive », est due aux scénarios (en vert), c’est-à-dire aux choix sociétaux actuels et futurs :    

Lehner et al., 2020, Partitioning climate projection uncertainty with multiple large ensembles and CMIP5/6

Conclusion

Le climat est bel et bien un système complexe, avec une forte inertie : les modifications des forçages ont des conséquences sur des siècles, voire des millénaires, en particulier pour les composantes lentes du système Terre (océan, cryosphère, etc.). La partie B.5 du Résumé du dernier rapport du groupe I synthétise les connaissances récentes sur l’irréversibilité de certains phénomènes, dont l’ampleur et la vitesse des changements dépendra des émissions futures. Ces changements concernent essentiellement les océans, qui vont continuer de se réchauffer et s’acidifier, les glaciers, qui vont continuer de fondre, et le niveau de la mer, qui va continuer de s’élever pendant des siècles. 

Au niveau de la température globale de surface, le titre de la figure 4 du Résumé du rapport du groupe I, qui présente les contributions des différents forçages au réchauffement, résume tout : « Les émissions futures provoquent un réchauffement supplémentaire futur, le réchauffement total étant dominé par les émissions passées et futures de CO₂ » [85]. Et il y aura des émissions futures, car il n’est pas possible d’atteindre la neutralité carbone à échelle mondiale demain matin : le climat va donc continuer à chauffer, jusqu’à l’atteinte de celle-ci. Il s’agit bien d’une inertie des sociétés, bien qu’une certaine marge d’incertitude demeure quant à l’ampleur du réchauffement. Le futur n’est cependant pas écrit : personne ne sait ce qu’il pourra advenir [86], et il reste énormément à faire pour continuer d’infléchir la trajectoire des émissions. Ce qui est sûr, c’est que tout se joue maintenant, et non dans 10 ou 20 ans : la distinction entre les scénarios au niveau des émissions a déjà commencé. Afin de faire comprendre la part sociétale de la réaction du climat, il serait peut-être intéressant d’intégrer des scénarios « zéro émissions » dans les projections, afin de les comparer aux autres scénarios. C’est ce qu’avait fait la Banque mondiale en 2012, dans un rapport explorant des scénarios socioéconomiques, des scénarios de projection des politiques climatiques de l’époque, des scénarios d’atténuation illustratifs et un scénario d’arrêt des émissions [87]

Banque Mondiale, Turn Down the Heat: Why a 4°C Warmer World Must Be Avoided, 2012, figure 22

Cet article est assez dense et long, notamment en raison de la rétrospective sur les précédents rapports du GIEC, et de la mise en contexte avec la gouvernance climatique. Celles-ci étaient nécessaires. Tout d’abord, parce qu’elles sont intrinsèquement liées, la définition des objectifs climatiques dépendant, on l’a bien vu, des caractéristiques du climat et de ses différentes réponses. Mais aussi parce qu’il est important de comprendre comment la science et la politique interagissent dans le cadre d’un problème comme le changement climatique. La science éclaire la décision politique, qui elle-même se fait en fonction des nombreux autres déterminants, puis les décisions politiques influent la science, qui va orienter ses recherches dans une direction particulière, plutôt qu’une autre [88].  

Il est également intéressant, d’un point de vue épistémologique, d’observer l’évolution des connaissances au fil des rapports. D’un côté, les connaissances scientifiques sur le changement climatique étaient bien moins affirmatives et robustes il y a 20 ou 30 ans que ce que l’on lit et entend régulièrement, avec des commentaires de type « on savait déjà » [89]. Dans le même temps, il est assez incroyable de voir que ces connaissances n’ont, depuis, pas été remises en question : on ne savait peut-être pas tout, loin de là (et il y a, encore aujourd’hui, de nombreuses incertitudes), mais on savait déjà beaucoup de choses, qui ont été confirmées et détaillées par la suite, au gré des très nombreuses publications scientifiques et des rapports du GIEC. On le voit au fil de l’article : chaque nouveau rapport réaffirme la plupart des conclusions principales précédentes, en les enrichissant. 

Du côté de la vulgarisation scientifique, nous pouvons cependant déplorer le fait que les connaissances aient du mal à être correctement transmises. L’inertie du climat est quelque chose d’assez mal connu et compris, et, par conséquent, parfois assez mal expliqué (voire, de manière fausse et répétée, par certains vulgarisateurs bien connus [90]). L’évolution depuis l’inertie à concentration constante vers l’inertie pour des émissions nulles en est, probablement, en partie responsable. La complexité des ensembles de scénarios, de leurs postulats et des projections climatiques, également. La vulgarisation scientifique pêche parfois par excès de confiance, et se retrouve à citer comme sources d’autres vulgarisateurs scientifiques, ce qui peut créer un effet de téléphone arabe au cours duquel les connaissances établies par le GIEC peuvent se retrouver distordues ou exagérées, voire, complètement ignorées. Un conseil à celles et ceux qui se renseignent sur ces sujets, ou qui travaillent et communiquent dessus : remontez toujours à la source, et si ce n’est pas le GIEC lui-même, vérifiez ce qu’il mentionne dans ses derniers rapports sur le sujet que vous étudiez. Sur l’inertie climatique, il est important d’être clair : il ne s’agit pas d’un détail qui n’intéresse que quelques climatologues spécialistes, puisque cela concerne la gestion du problème climatique de la manière la plus globale qui soit, avec la définition des objectifs climatiques de long terme et des trajectoires pour les atteindre. Mais surtout, selon comment on présente ces connaissances, cela change la façon dont elles seront perçues par le public. Si « l’inertie » est sociétale, et le GIEC l’expliquait dès sont troisième rapport, nous avons autrement plus de prise dessus que si elle est géophysique [91]

Un grand merci à Camille Guittonneau, Rodolphe Meyer, Christophe Cassou et Samuel Morin pour leurs relectures et corrections attentives. 

Notes, sources et références

Introduction

[1] Défini par le groupe II du GIEC, AR5 WGII SPM, figure RID.1 : https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/2018/03/WGIIAR5-IntegrationBrochure_fr-1.pdf

Notions climatiques et résumé des connaissances actuelles

[2] Global Carbon Project 2021, slide 45 : https://www.globalcarbonproject.org/carbonbudget/21/files/GCP_CarbonBudget_2021.pdf
Atmosphère 48%, végétation 29%, océans 26%
[3] AR5 WGI FAQ 6.2 « Que devient le dioxyde de carbone après son rejet dans l’atmosphère? » : https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/2018/03/WG1AR5_SummaryVolume_FINAL_FRENCH.pdf
[4] Modifications qui peuvent être anthropiques (changements d’usages des sols) et de rétroactions (positives, mais aussi négatives), en particulier celles des nuages et de la fonte de la cryosphère. Voir la figure SPM.2 du rapport du groupe I pour les différents facteurs de changement du forçage : https://www.ipcc.ch/report/ar6/wg1/downloads/report/IPCC_AR6_WGI_SPM_final.pdf
[5] AR4, chapitre 10, scénario A1B : https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/2018/02/ar4-wg1-chapter10-1.pdf
[6] Voir « La machine climatique », article de vulgarisation sur l’Encyclopédie de l’environnment: https://www.encyclopedie-environnement.org/climat/la-machine-climatique/
[7] Voir les figures SPM.2 et SPM.4 du rapport du groupe I, AR6 : https://www.ipcc.ch/report/ar6/wg1/downloads/report/IPCC_AR6_WGI_SPM_final.pdf
[8] NB : les conséquences des émissions négatives nécessaires pour être à la neutralité carbone (usages des sols, énergie, ressources) pouvant être conséquentes sur d’autres éléments, écosystèmes, sociétés.

1990, 1992 : premier rapport du GIEC et mise en place de la gouvernance climatique

[9] Pour plus de détails sur le GIEC, voir la vidéo du Réveilleur « Comprendre le GIEC et ses rapports » : https://www.youtube.com/watch?v=C_UTlTiVQ_0
[10] https://www.ipcc.ch/report/ar1/syr/
[11] Voir « Qu’est-ce que la CCNUCC ? » : https://unfccc.int/fr/processus-et-reunions/la-convention/qu-est-ce-que-la-ccnucc-la-convention-cadre-des-nations-unies-sur-les-changements-climatiques
[12] [Nous soulignons] Texte complet de la Convention : https://unfccc.int/files/cooperation_and_support/cooperation_with_international_organizations/application/pdf/convfr.pdf
[13] « Gouverner le climat: 20 ans de négociations internationales », Amy Dahan, Stefan Aykut, 2015 : https://www.pressesdesciencespo.fr/fr/book/?GCOI=27246100821210
[14] Voir la Box 3, FAR, WGI, TS : https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/2018/07/WG1_TAR_TS.pdf
Et AR4 WGI Chapter 1, figure 1.2, part 1.5 : https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/2018/03/ar4-wg1-chapter1.pdf

1995, 2001 : inerties des composantes du système climatique, stabilisation des concentrations et baisse des émissions

[15] Global Carbon Project, 23% pour les océans et 31% pour la végétation des émissions de CO2 anthropiques sur la période 2010-2019 sont absorbées, le reste s’accumulant dans l’atmosphère : https://www.globalcarbonproject.org/carbonbudget/20/files/GCP_CarbonBudget_2020.pdf
[16] Les puits naturels, et plus largement le cycle du carbone, sont autrement « à l’équilibre » ; les puits se mettent à capturer parce qu’il y a une perturbation anthropique.
[17] IPCC SAR, Page 10 : https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/2018/05/2nd-assessment-fr.pdf
[18] « Overall, these targets add up to an average 5 per cent emission reduction compared to 1990 levels over the five year period 2008–2012 (the first commitment period). » https://unfccc.int/kyoto_protocol
[19] Q5 : https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/2018/08/TAR_syrfull_fr.pdf
[20] Rapport spécial du GIEC sur les scénarios d’émissions, scénarios sans politiques climatiques avec différents postulats socio-économiques, utilisés dans le troisième et le quatrième rapports d’évaluation : https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/2018/03/sres-fr-1.pdf
Ce sont à proprement parler les derniers « scénarios du GIEC », les scénarios suivants, RCP et SSP, sont élaborés par la communauté scientifique.
[21] IPCC TAR WGI : https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/2018/03/wg1sumfrench.pdf

2007, quatrième rapport : changements climatiques « engagés » et « inertiels »

[22] https://www.nature.com/articles/s41558-019-0684-5
[23] AR4, WGI, SPM Encart RT.9 : https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/2020/02/ar4-wg1-sum-vol-fr.pdf
[24] Température relative à la période 1980-1999.
[25] Extrait du glossaire de l’AR4 WGI, « inertie du changement climatique ».
[26] Voir le chapitre 1 du rapport du groupe I : https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/2018/03/ar4-wg1-chapter1.pdf
[27] Le chapitre complet (10.7.2 : https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/2018/02/ar4-wg1-chapter10-1.pdf) mentionne une autre étude, Friedlingstein&Solomon, 2005, qui projette un réchauffement engagé de quelques décennies après un arrêt des émissions de CO2, puis une baisse progressive : https://www.pnas.org/content/102/31/10832
[28] L’un des premiers travaux présentants des simulations pour ces différents types de situations est celui de Hare&Meinshausen, « How Much Warming are We Committed to and How Much can be Avoided? », 2006 (voir la figure 1) : https://link.springer.com/article/10.1007/s10584-005-9027-9
La partie 2.3 précise : « Hence, a geophysical warming commitment is primarily of interest when compared to ‘feasible scenario’ commitments. In this way, one can distinguish between the geophysical and socio-economic inertia components of a long-term future warming commitment. »
[29] Pour celles et ceux qui souhaitent entrer dans le détail, une FAQ présentait l’effet de la réduction des émissions de gaz à effet de serre sur la concentration, en fonction des caractéristiques des différents agents de forçage, la 10.3, « Si les émissions de gaz à effet de serre diminuaient, à quel rythme la concentration de ces gaz dans l’atmosphère décroîtrait-elle ? » : https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/2020/02/ar4-wg1-sum-vol-fr.pdf
[30] Pour plus de détails sur l’origine, mêlant politique et science, du chiffre de +2 °C, voir « Gouverner le climat ? » d’Amy Dahan et Stefan Aykut.

2013, cinquième rapport : différentes inerties, arrêt des émissions, budgets carbone, réactions à long terme

[31] https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/2018/03/WG1AR5_SummaryVolume_FINAL_FRENCH.pdf
[32] L’encadré complet permet d’avoir une bonne compréhension du rôle des connaissances sur l’inertie climatique dans la définition des objectifs climatiques et, in fine, dans la gouvernance climatique.
[33] Dans le détail, il ne s’agit pas d’un relâchement de chaleur par les océans, mais du fait qu’ils absorbent moins d’énergie (ocean heat uptake) en réaction à la baisse du forçage radiatif.
[34] Pour plus de détails, voir la FAQ complète, ainsi que la FAQ 6.2 « Que devient le dioxyde de carbone après son rejet dans l’atmosphère? » : https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/2018/03/WG1AR5_SummaryVolume_FINAL_FRENCH.pdf
[35] « Long-term Climate Change: Projections, Commitments and Irreversibility » : https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/2018/02/WG1AR5_Chapter12_FINAL.pdf
[36] Representative Concentration Pathways, scénarios de concentrations et forçages radiatifs utilisés dans le cinquième rapport d’évaluation. Ces scénarios, établis jusqu’à 2100, ont été « rallongés » jusqu’à 2300 (ECP, Extended Concentration Pathways), et ici simplement prolongés à concentrations constantes jusqu’en l’an 3000 pour étudier la réaction potentielle du climat.
[37] Ces simulations sont effectuées avec des EMIC (Earth systems model of intermediate complexity, moins complexes que les ESM, qui permettent de faire de nombreuses simulations et/ou sur le temps long). La légère baisse semble être un biais, voir : https://bg.copernicus.org/articles/17/2987/2020/

2015 : Accord de Paris, neutralité carbone, 1,5 °C

[38] Texte complet : https://unfccc.int/sites/default/files/french_paris_agreement.pdf
[39] « A brief history of the 1.5C target » : https://www.climatechangenews.com/2015/12/10/a-brief-history-of-the-1-5c-target/
[40] NB : La suite étant non moins importante, « étant entendu que le plafonnement prendra davantage de temps pour les pays en développement Parties ».
[41] La France appelle « neutralité carbone » une neutralité pour tous les gaz à effet de serre ; en pratique il faut toujours faire attention si les objectifs de neutralité concernant tous les gaz à effet de serre ou seulement le CO2, à quelle échéance, et pour quel niveau de capture. Voir : https://www.nature.com/articles/d41586-021-00662-3
Egalement, sur ce sujet : https://www.realclimate.org/index.php/archives/2021/11/net-zero-not-zero/
[42] « Guest post: A brief history of climate targets and technological promises » : https://www.carbonbrief.org/guest-post-a-brief-history-of-climate-targets-and-technological-promises
[43] « Taking science by surprise: The knowledge politics of the IPCC Special Report on 1.5 degrees » : https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1462901119315588

2018, rapport spécial 1.5 : trajectoires à +1,5 °C, inerties des différents forçages

[44] IPCC SR15 SPM C.1 : https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/sites/2/2019/09/SR15_Summary_Volume_french.pdf
[45] « A history of the global carbon budget » : https://wires.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/wcc.636
[46] Table 2.2 p. 108 : https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/sites/2/2019/06/SR15_Full_Report_High_Res.pdf
[47] « Opportunities and challenges in using remaining carbon budgets to guide climate policy » : https://www.nature.com/articles/s41561-020-00663-3
[48] IPCC SR15 SPM A.2, A.2.1, A.2.2 : https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/sites/2/2019/09/SR15_Summary_Volume_french.pdf
[49] Cette question est sujette à de nombreux débats, nous y reviendrons dans un autre article.
[50] Traduction personnelle. L’article mentionné de Matthews et Solomon, 2013, déplorait déjà cela à l’époque : https://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.1077.426&rep=rep1&type=pdf
[51] L’autre partie vient de ceux qui confondent l’inertie pour des émissions nulles et l’inertie sociétale des scénarios d’atténuation (c’est-à-dire le temps nécessaire pour arriver à la neutralité carbone et la stabilisation du climat).

2021, rapport du groupe I : Zero Emissions Commitment, divergence entre scénarios, atteinte des seuils de température

[52] IPCC AR6 WGI : https://www.ipcc.ch/report/ar6/wg1/
[53] Global Stocktake : https://unfccc.int/topics/global-stocktake
[54] D1., traduction personnelle : https://www.ipcc.ch/report/ar6/wg1/downloads/report/IPCC_AR6_WGI_SPM.pdf
[55] Faisant partie du processus d’évaluation des modèles climatiques (CMIP6). Voir l’article présentant les résultats : https://bg.copernicus.org/articles/17/2987/2020/
[56] https://www.ipcc.ch/report/ar6/wg1/downloads/report/IPCC_AR6_WGI_Chapter_04.pdf
Au passage, la section suivante étudie les projections de long terme (2300) effectuée dans le cadre du CMIP6 pour les scénarios SSP.
[57] 1000 pétagrammes de carbone, ce qui donne entre +1 °C et +2,3 °C de réchauffement, +1,65 °C en meilleure estimation (note de bas de page n°41 du SPM de l’AR6 WGI).

Inertie des sociétés

[58] Celle-ci est traitée depuis longtemps dans les rapports du GIEC, voir par exemple la question 5 du troisième rapport : https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/2018/08/TAR_syrfull_fr.pdf
[59] « Committed emissions from existing energy infrastructure jeopardize 1.5 °C climate target »: https://www.nature.com/articles/s41586-019-1364-3
[60] Les déterminants et conséquences de l’inertie sociétale pourraient remplir un article largement aussi long que celui-ci. Pour celles et ceux qui souhaiteraient creuser le sujet, un intéressant article de recherche étudie pourquoi les émissions n’ont pas été infléchies à la baisse au cours des trente dernières années, Stoddard et al., 2021 : https://www.annualreviews.org/doi/full/10.1146/annurev-environ-012220-011104
[61] Du moins, les scénarios exploratoires. D’autres scénarios existent : tendanciels, normatifs, etc.
[62] Voir l’article de Carbon Brief sur les SSP : https://www.carbonbrief.org/explainer-how-shared-socioeconomic-pathways-explore-future-climate-change
A noter que ces scénarios ont des postulats socio-économiques, mais ils ne sont pas développés par les chercheur.es du groupe I (cela concerne plutôt celles et ceux du groupe III), qui ne font que s’en servir comme données d’entrée pour faire des projections climatiques.
[63] Voir la Box SPM.1 : https://www.ipcc.ch/report/ar6/wg1/downloads/report/IPCC_AR6_WGI_SPM.pdf
A noter que bien plus de scénarios pour +1,5 °C et +2 °C existent, aux différentes et nombreuses caractéristiques, présentés dans le Rapport Spécial 1.5.
[64] Plus ou moins similaire à la trajectoire des engagements actuels de court terme des pays dans le cadre de l’Accord de Paris : https://unfccc.int/news/updated-ndc-synthesis-report-worrying-trends-confirmed
Le « very likely » range est cependant de +2,1 °C à +3,5 °C (Table SPM.1 AR6 WGI).
[65] Traduction personnelle.
[66] https://www.ipcc.ch/report/ar6/wg1/downloads/faqs/IPCC_AR6_WGI_FAQs.pdf
[67] Traduction personnelle.
[68] Cross-Section Box TS.1, Figure 1 : https://www.ipcc.ch/report/ar6/wg1/downloads/report/IPCC_AR6_WGI_TS.pdf
[69] Voir cet article : https://www.nature.com/articles/s41558-020-00957-9
Résumé sur Carbon Brief : https://www.carbonbrief.org/emissions-cuts-in-line-with-paris-agreement-would-see-benefits-within-two-decades
[70] Global Carbon Budget : https://www.globalcarbonproject.org/carbonbudget/21/files/GCP_CarbonBudget_2021.pdf
[71] Global Carbon Project : https://www.globalcarbonproject.org/carbonbudget/index.htm

Seuils et incertitudes

[72] Un objectif climatique et un seuil pas si simples à définir :
– Sur l’objectif : https://www.carbonbrief.org/guest-post-interpreting-paris-agreements-1-point-5-c-temperature-limit
– Sur la période de référence : https://www.carbonbrief.org/challenge-defining-pre-industrial-era
[73] Cross-Section Box TS.1: Global Surface Temperature Change : « In all 4 scenarios assessed here except SSP5-8.5, the central estimate of 20-year averaged global surface warming 5 crossing the 1.5°C level lies in the early 2030s, which is about ten years earlier than the midpoint of the 6 likely range (2030–2052) assessed in the SR1.5. »
Ce serait même encore plus tôt pour le SSP5-8.5.
[74] « more likely than not », B.1.3 : https://www.ipcc.ch/report/ar6/wg1/downloads/report/IPCC_AR6_WGI_SPM_final.pdf
[75] 2030-2052, A.1 ; FAQ 1.2 : https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/sites/2/2019/09/SR15_Summary_Volume_french.pdf
[76] Pour plus de détails sur ces deux méthodologies, voir l’article de Real Climate ; à noter que le détail du chapitre 2 du SR1.5 indiquait, avec la même méthode que l’AR6, un résultat similaire : https://www.realclimate.org/index.php/archives/2021/08/we-are-not-reaching-1-5oc-earlier-than-previously-thought/
Ainsi que l’article de Carbon Brief sur le sujet : https://www.carbonbrief.org/analysis-what-the-new-ipcc-report-says-about-when-world-may-pass-1-5c-and-2c
[77] Cross-Section Box TS.1, Figure 1 : https://www.ipcc.ch/report/ar6/wg1/downloads/report/IPCC_AR6_WGI_TS.pdf
[78] Voir le Rapport Spécial 1.5 sur les notions de dépassements, FAQ 2.1 notamment : https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/sites/2/2019/09/SR15_Summary_Volume_french.pdf
[79] Voir : https://www.technologyreview.com/2021/08/09/1031450/the-un-climate-report-pins-hopes-on-carbon-removal-technologies-that-barely-exist/
[80] Voir le SR1.5 pour plus de détails : https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/sites/2/2019/09/SR15_Summary_Volume_french.pdf
[81] Synthèse par Carbon Brief de l’Emissions Gap Report : https://www.carbonbrief.org/unep-current-climate-commitments-are-weak-promises-not-yet-delivered
Et analyse des promesses de la COP26 : https://www.carbonbrief.org/analysis-do-cop26-promises-keep-global-warming-below-2c
[82] Voir : https://www.carbonbrief.org/guest-post-the-role-emulator-models-play-in-climate-change-projections
[83] Table SPM.1 : https://www.ipcc.ch/report/ar6/wg1/downloads/report/IPCC_AR6_WGI_SPM.pdf
[84] Lehner et al., 2020 : https://esd.copernicus.org/articles/11/491/2020/
« Constrained » signifie que les résultats ont été évalués et validés par une ou plusieurs méthodes, modifiant les résultats « bruts » des modèles. Le GIEC a lui aussi évalué et « contraint » les résultats, par diverses méthodes, afin d’obtenir les projections « finales » de la figure précédente.

Conclusion

[85] Il est d’ailleurs intéressant de voir les débats qu’a occasionné ce titre lors de la session d’approbation du rapport : https://enb.iisd.org/climate/IPCC/IPCC-54-WGI-14/summary
[86] Quelques travaux tentent d’évaluer la probabilité des trajectoires : https://www.cliccs.uni-hamburg.de/results/hamburg-climate-futures-outlook.html
[87] Figure 22., p.24 : https://openknowledge.worldbank.org/handle/10986/11860
[88] Par exemple : https://www.carbonbrief.org/scientists-new-focus-1-5c-reshaping-climate-research
[89] Voir notamment la critique de Sylvestre Huet du livre de Nathaniel Rich, « Perdre la Terre » : https://www.lemonde.fr/blog/huet/2019/05/13/perdre-la-terre-re-ecrire-lhistoire-du-climat/
[90] Voir de 17min15 à 18min55 : https://youtu.be/3GyOYNwk5AM?t=1034
[91] « Contrairement aux systèmes climatiques et écologiques, l’inertie au sein des systèmes humains n’est pas fixe, mais peut être modifiée par des politiques et par des choix individuels » (p. 19 : https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/2018/08/TAR_syrfull_fr.pdf)