Dossier : Climat   
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  Effet de serre  
   

Rencontre nationale de la recherche scientifique du 21 mai 2001
sur l’effet de serre -
Ministère de la recherche


Extrait de la Lettre n°13
Programme International
Géosphère Biosphère-Programme Mondial de Recherches sur le Climat

(PIGB-PMRC)
 

La variabilité climatiqueLe cycle du carboneLes impacts de l’effet de serre et les possibilités d’adaptationLes modèles : climatiques et économiquesSociété, économie et technologie

La variabilité climatique

Où en sommes-nous ?

Pour être à même d'estimer si la température du globe augmente et si les activités humaines ont déjà un impact sur le climat, il est indispensable de bien connaître les fluctuations naturelles du climat et leurs causes. Depuis 1994, date de parution de son dernier rapport, la position de l’IPCC sur le changement climatique a sensiblement évolué. Ce groupe d’experts estime en effet qu’il existe désormais un faisceau suffisant de preuves pour affirmer que l’essentiel du réchauffement climatique des 50 dernières années est lié aux activités humaines. La variabilité climatique observée à l’heure actuelle intègre donc une composante anthropique qui se surimpose à la variabilité naturelle du climat. Pour appréhender correctement l’évolution future du climat et ses causes, il est essentiel, pour bien séparer ce qui est dû à l’action de l’homme de ce qui relève de la variabilité naturelle et donc d’améliorer nos connaissances sur les climats du passé. Il faut donc à la fois accumuler le maximum d’informations sur le passé et observer le climat actuel pour analyser l’ensemble des données recueillies, qu’elles soient météorologiques, océanographiques, continentales ou paléoclimatiques.

La recherche en France

Les études portant sur les grands cycles climatiques et sur les changements rapides du climat, la modélisation des climats du passé font partie des domaines de recherche bien couverts par la communauté scientifique française. Les contributions les plus marquantes concernent aussi bien l’acquisition que l’interprétation d’un ensemble très complet de données portant sur les quatre derniers cycles climatiques. La communauté française, notamment dans le cadre du projet international PMIP d’intercomparaison de modèles, a acquis de solides compétences en modélisation. Par ailleurs, grâce à leurs travaux sur les glaces du Groenland et les sédiments marins, les équipes françaises ont contribué à mettre en évidence l’existence de variations climatiques rapides liées à des décharges massives et soudaines d’eau douce dans l’océan Atlantique Nord. Paléo-océanographes, glaciologues et continentalistes français sont très présents sur ce thème. Tous ces travaux ont une excellente visibilité internationale.

Il n’en va pas de même des recherches sur la reconstruction du climat du dernier millénaire. Dans ce domaine, encore émergent en France, les activités portent sur la dendrochronologie, la glaciologie en régions polaires et tropicales, l’étude des coraux et la reconstruction des forçages climatiques.

Le fait que l’utilisation des archives historiques ne soit pas développée dans notre pays et le manque de simulations longues, avec différents jeux de forçage climatiques, font que la communauté nationale est quasiment absente des travaux sur la détection et l’attribution du changement climatique. La participation d’équipes françaises aux études de variabilité climatique sur certains sites ateliers (Euro-Atlantique, régions tropicales, régions australes) apparaît donc comme un atout dans ces domaines. Par ailleurs, le développement de modèles globaux à grille variable permet d’envisager des progrès dans la modélisation à l’échelle régionale, ce qui devrait être bénéfique aux recherches visant à détecter le changement climatique.

En ce qui concerne l’utilisation des données instrumentales, les équipes françaises s’intéressent aux questions de l’homogénéisation des séries temporelles, mais cet effort n’est pas intégré au niveau européen.

Le bilan des activités de recherche françaises dans le domaine de la variabilité climatique apparaît donc comme contrasté. Afin de le renforcer, le colloque de prospective “paléoclimatologie, paléoenvironnements” de l’INSU de Garchy (décembre 1998) préconisait pour les thèmes du long terme et des changements rapides :

  • l’étude des mécanismes des changements glaciaires/interglaciaire. Elle devrait progresser grâce à la poursuite des forages de Vostok, EPICA et North-GRIP, en association avec les recherches océanographiques du programme IMAGES. Il est nécessaire de développer en parallèle une hiérarchie de modèles (modèles couplés océan-atmosphère-biosphère, modèles de complexité intermédiaire couplés à des modèles de calotte polaire, en particulier) permettant de tester les différentes hypothèses et de mieux comprendre les mécanismes mis en jeu ;
  • l’obtention dans différents milieux (sédiments marins et lacustres, glaces polaires, loess et dépôts polliniques continentaux) de séries nouvelles données permettant d’accéder à l’étude la variabilité décennale à centennale.


Des actions nouvelles pour renforcer le potentiel de recherche et combler nos retards


Comme actions nouvelles à développer, il est proposé de mettre l’accent sur la reconstruction de la variabilité climatique sur :

  • le dernier millénaire en France et en Europe, en suivant une approche multidisciplinaire,
  • l’échelle régionale, pour laquelle on étudiera aussi la détection/attribution du changement climatique.


Ces actions nouvelles porteront tant sur l’obtention de données que sur le développement de méthodologies et de recherches d’accompagnement.

Le recueil de données

En ce qui concerne l’obtention de données, il est préconisé de :

  • maintenir un effort continu d’observation. Cet effort doit s’accompagner de la définition d’une politique claire d’accès aux données, qui, pour la recherche et l’enseignement, doit être a priori libre et au seul coût de mise à disposition, ainsi que d’une rationalisation des systèmes d’observation assurant la meilleure couverture espace/temps et la complémentarité espace/sol. Les sites côtiers pourraient constituer des sites privilégiés compte tenu de leur sensibilité aux conséquences des changements climatiques,
  • reconstruire de longues séries de données continentales sur le dernier millénaire à partir de différentes sources (données historiques, indicateurs climatiques) pour contribuer à la constitution de bases de données à l’échelle européenne,
  • contribuer à l’effort international de caractérisation des forçages, notamment ceux qui interviennent à grande échelle (activités solaire et volcanique). Mais les forçages agissant à l’échelle régionale (usage des sols, émissions de poussières par exemple) devront être étudiés plus spécialement. Des zones ateliers pour les systèmes anthropisés pourraient servir de lieux de référence privilégiés.


Les développements méthodologiques et les recherches d’accompagnement

L’une des principales sources d’incertitude des projections du réchauffement climatique futur, concerne la sensibilité du climat simulé par les modèles. Aussi des développements méthodologiques sont nécessaires : ré-analyser les données d’origine océanique et satellitaire archivées, réaliser des simulations longues avec des modèles couplés globaux et régionaux, développer des méthodologies adaptées, en termes d’échelle de temps et d’espace, aux études de détection, d’attribution et de statistique concernant les évènements extrêmes, enfin utiliser des données pour déterminer la sensibilité du climat.
Enfin, le système climatique étant non-linéaire les recherches d’accompagnement devront porter sur le traitement ces non-linéarités et les mécanismes de prévisibilité. Une autre façon d’étudier son comportement serait de faire appel aux méthodologies utilisées pour l'étude des systèmes dynamiques (théorie du chaos, topologie des modes "attracteurs", par ex.), en liaison avec l'étude des transitions rapides.

La structuration de la communauté

Une bonne structuration de la communauté est nécessaire pour mener à bien toutes les actions qui viennent d'être passées en revue. C'est ainsi qu'il faut renforcer les liens avec :

  • les historiens. Cette communauté conduit actuellement, mais dans un autre cadre, des études susceptibles de contribuer significativement à l'effort de construction de longues séries sur le dernier millénaire,
  • les statisticiens. De même que les techniques d'analyse de données ont été développées à partir des travaux des géostatisticiens, et celles d'assimilation de données en liaison étroite avec les mathématiciens du contrôle optimal, la communauté de recherche en statistiques peut être d'un apport déterminant pour développer certaines des actions ici identifiées (homogénéisation de données, détection et attribution).


Il faut enfin coordonner les efforts de modélisation aux échelles globales et régionales. La réalisation des simulations numériques sous différentes conditions de forçage, en utilisant des modèles couplés globaux ou des modèles régionaux, constitue un effort très important qui devrait être partagé entre les groupes de recherche qui ont déjà investi un potentiel matériel et humain très significatif en modélisation climatique lourde. Il faut, enfin, consolider la modélisation de l'océan.

Tous les efforts entrepris à l'échelle nationale devraient viser la dimension européenne, pour la constitution à terme d'une communauté pérenne de spécialistes des méthodes utilisables pour la prévision des impacts du changement climatique.




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Le cycle du carbone

Rappel succint de l’état des connaissances

Compte tenu du rôle majeur joué par les deux gaz à effet de serre CO2 et CH4 dans le réchauffement de la planète, le cycle du carbone est central dans la problématique du changement global.
Il est désormais tenu pour acquis que :

  • environ la moitié des rejets de CO2 fossile est absorbée à peu près à parts égales par les surfaces continentales et les océans, le restant s’accumulant dans l’atmosphère ;
  • le taux d’accumulation du CO2 atmosphérique varie de 100% d’une année sur l’autre, alors que les taux d’émissions varient peu, ce qui reflète une forte dynamique inter-annuelle des flux bio-sphériques et océaniques ;
  • il existe un puits biosphérique de carbone important aux moyennes latitudes de l’hémisphère nord, dont une grande partie est localisée sur les continents.


Si les bilans globaux sont désormais relativement bien contraints, de très fortes incertitudes subsistent par contre au niveau des bilans régionaux, aux échelles d’espace comprises entre 102 et 105 km. De même, de fortes incertitudes demeurent sur les points suivants :

  • la répartition entre Eurasie et Amérique du Nord quant au puits de carbone continental de l’hémisphère nord,
  • le bilan de carbone des régions tropicales, en particulier les flux liés à la déforestation,
  • les flux dans l’océan austral,
  • la variabilité inter-annuelle des flux à l’échelon régional,
  • les processus responsables des stockages et déstockages de carbone,
  • l’évolution des sources et des puits dans un futur proche,
  • le potentiel et les temps de résidence associés à la séquestration du CO2, soit dans les couches géologiques, soit dans les écosystèmes.


Les enjeux de la recherche actuelle

La régionalisation des flux de CO2

La régionalisation des sources et des puits de CO2 répond à un double objectif de connaissance fondamentale du cycle du carbone et d’augmentation de la crédibilité des politiques de réduction des émissions. Ces deux objectifs se déclinent de la manière suivante :

  • identifier les écosystèmes (biomasse vivante et sols) et les régions océaniques qui stockent ou émettent du CO2, afin de comprendre les processus et le rôle du cycle du carbone dans le système climatique,
  • Valider, de manière transparente et indépendante, des cadastres d’émissions et de puits des flux de carbone à grande échelle, dans le cadre de politiques visant au contrôle et à la maîtrise des émissions (Protocole de Kyoto).


Estimation des flux atmosphériques régionaux de CO2

Pour améliorer le diagnostic des flux régionaux et de leur variabilité, il faut disposer de séries de mesures atmosphériques sur de longues périodes. Une stratégie crédible est de densifier le réseau des stations de mesure, au sein d’un effort international (en cours), en particulier au-dessus des continents. La mise en place de mesures aéroportées en basse et moyenne atmosphère s’impose pour s’affranchir de la forte variabilité des échanges au niveau des surfaces couvertes de végétation. La mise en place d’observations systématiques sur des avions de lignes est l’une des stratégies les plus efficaces.

Dans un effort d’observation systématique à long terme, se posent de manière cruciale les problèmes d’étalonnage des mesures, et d’inter-comparabilité des différents réseaux de mesures.

A présent, l’on dispose d’une centaine de stations de mesure du CO2 sur le globe, principalement américaines et australiennes. D’autres grands pays industrialisés, à l’instar de l’Allemagne et du Japon, rattrapent leur retard et se lancent dans d’ambitieux programmes de mesure pour couvrir les zones continentales (Europe, Amérique du Sud, Sibérie). Il importe que le dispositif de recherche national soutienne aussi le développement d’Observatoires de Recherche en Environnement dans le domaine du suivi de la composition atmosphérique en gaz à effet de serre. Une stratégie européenne sur ce thème est en train de se mettre en place, qui d’une certaine façon pourrait aider à harmoniser les efforts de chaque pays sans pour autant s’y substituer.

Enfin, il y a une complémentarité entre les mesures atmosphériques et la caractérisation directe des flux à la surface. L’approche atmosphérique permet de vérifier de manière indépendante les prédictions où les analyses des flux de surface obtenues à l’aide d’un jeu forcément limité et lacunaire de mesures in situ. Les études de processus et le suivi des flux sur le long terme permettront d’élaborer des modèles prédictifs des échanges de CO2 avec l’atmosphère.

Régionalisation des flux océaniques de CO2 par des mesures in situ couplées à des modèles

On peut mesurer les échanges de CO2 à l’interface océan-atmosphère lors de campagnes océanographiques. L’ensemble des mesures disponibles permet de cartographier grossièrement les principales régions de l’océan qui sont des puits ou des sources de carbone. En revanche, la densité d’échantillonnage et l’incertitude sur les cinétiques d’échange à l’interface (±30%) ne permettent pas une régionalisation assez précise des échanges océan-atmosphère.

Une stratégie crédible à envisager est d’augmenter, de manière concertée au niveau international, la densité de mesures des flux air-mer pour quantifier la variabilité et la stabilité des échanges de CO2 aux échelles saisonnières et inter-annuelles.

L’océan Austral est une région particulièrement importante pour le cycle du CO2, et c’est aussi l’une de celles qui est le plus faiblement échantillonnée, en particulier dans la période hivernale. Les difficultés d’accès de cette région justifient le développement de nouvelles technologies automatisées de mesure des flux (bouées, capteurs automatiques) et la mise au point ou le renforcement de coopérations internationales.

En parallèle à l’acquisition de mesures, il importe d’améliorer la modélisation du cycle du carbone océanique. Les modèles qui ont vu le jour depuis 20 ans intègrent, à des niveaux de complexité divers, les processus biologiques, physiques et chimiques. L’étude du couplage entre physique et biologie dans la zone méso-pélagique est particulièrement importante, car cette zone contrôle l’apport des nutriments dans la couche de surface et l’export du carbone vers l’océan profond.

Pour disposer de modèles robustes de comportement du carbone dans les océans, il est indispensable d’avoir une modélisation fiable de la dynamique océanique. Pour cela, l’analyse de traceurs inertes, qu’il s’agisse de rapports isotopiques ou de molécules anthropiques, est un outil de choix. L’établissement des cinétiques de formation et de précipitation des carbonates en milieu océanique, avec notamment la prise en compte des effets catalytiques, devra encore mobiliser des efforts de recherche.

Bilans de carbone continentaux

Entre l'atmosphère (750 milliards de tonnes de C) et la biosphère continentale [= biomasse vivante (650 milliards de tonnes) + sols (1500 milliards de tonnes)] on enregistre des flux bruts importants de carbone : 120 milliards de tonnes de C du CO2 atmosphériques passent annuellement dans la végétation par photosynthèse, 60 milliards de tonnes de C sont rejetés sous la forme de CO2 par la respiration des autotrophes, 60 milliards de tonnes sont rejetés par la respiration des hétérotrophes du sol (= décomposeurs). Un bilan net d'émission de 1,5 milliards de tonnes est le fruit direct des déforestations, mais aussi de la minéralisation des matières organiques des sols (MOS) par exemple après déforestation ou retournement des prairies suivi de mise en culture.

Les approches globales prenant en compte concentration, transport et contenu en isotopes du CO2 atmosphérique permettent en outre de caractériser un puits net de CO2 vers cette biosphère continentale de l'ordre de 2 milliards de tonnes/an, puits comparable à celui de l'océan.

On sait maintenant que le bilan global sources - puits de CO2 est équilibré par ce puits vers la biosphère continentale.

Ce qu’on ignore encore, c'est la localisation précise de ce puits, il est certes situé dans l'hémisphère Nord et plus probablement au Nord de cet hémisphère mais on ne sait pas, par exemple, comment le répartir entre le compartiment végétation et le compartiment carbone du sol.

• Végétation

Si un consensus se fait jour sur l'augmentation de la biomasse végétale depuis le XIXème siècle, comme le montre la variation de l'indice de croissance radiale des cernes annuels de la plupart des essences forestières, les causes de cette augmentation ne sont pas encore parfaitement connues :

  • augmentation de la température qui accroît la durée de la saison de croissance (une semaine de plus entre 1981 et 1991 au Nord du 45° parallèle),
  • fertilisation par l'augmentation du CO2, par les dépôts d'azote atmosphérique dont les flux sont aussi perturbés par l’action de l’homme,
  • à côté de ces influences climatiques, les influences des pratiques agricoles et sylvicoles sont aussi essentielles.

La forêt française paraît représenter un puits d'environ10 % de nos émissions de C fossile.
Cependant l'évaluation de l'augmentation du stock de carbone dans la végétation, et de ses variations se heurte à d'immenses difficultés :

  • une énorme hétérogénéité spatiale des types de végétation,
  • une difficulté non moins importante à évaluer les variations de stocks par l'intégration des mesures de flux qui présentent une très grande variabilité intrannuelle et inter-annuelle.

Ces variations, là encore, sont sous influence climatique ou anthropique. L'interprétation et la spatialisation de ces flux, la mesure des stocks sont un redoutable défi à relever qui devra s’appuyer sur des sites d’observations et de mesures au long terme qu'il reste à créer.

• Le sol

Le réservoir sol est énorme (2 fois celui de l'atmosphère ou de la végétation), et une faible accumulation ou un faible déstockage peut entraîner un flux de CO2 très important.

Ce réservoir a un potentiel important de stockage : un puits de 1 milliards de tonnes/an pendant 100 ans représenterait une augmentation du stock de C du sol de seulement 7 % ! Cependant, le comportement de ce stock sur le long terme est encore mal compris. En effet, dans le sol, les difficultés de mesure des stocks de carbone et de leurs variations sont très grandes. D'autre part, on ignore trop souvent les réservoirs des parties profondes du sol et du sous-sol : beaucoup de cartes des stocks de C dans le sol sont limitées à 30 cm de profondeur : elles doivent s’étendre à des zones plus profondes.

On sait que le sol et ses matières organiques peuvent agir comme des sources de CO2 ou des puits, et surtout basculer au cours du temps d’une fonction source à une fonction puits ou vice-versa.

S'il existe des situations où, sur des sites d'observation à long terme (notamment aux U.S.A), on enregistre des augmentations significatives des stocks de carbone du sol, on ne connaît pas dans le détail les processus à l’œuvre ; il est donc difficile de généraliser, de prévoir, de modéliser, ce qui entraîne des débats dans la communauté scientifique qui rejaillissent sur le déroulement des conférences internationales.

La complexité des spéciations et processus impliquant le carbone dans le sol implique encore un effort d’approfondissement des connaissances.

Rôle du méthane

La concentration du méthane dans l’atmosphère est moins importante que celle du CO2 et son temps de résidence plus bref, mais sa contribution intrinsèque à l’effet de serre est forte et son augmentation relative est extrêmement rapide. Il faut donc étudier le comportement de ce gaz pour cerner au mieux l’ensemble des composants du cycle du carbone.

Il s’agit de mieux connaître les différentes sources naturelles (zones humides, termites, océan et hydrates de méthane) et anthropiques (culture du riz, animaux domestiques - fermentation entérique - combustibles fossiles, combustion de biomasse, sites d’entreposage de déchets domestiques et agricoles).

Il faut disposer d’une liste d’outils pour mieux connaître le cycle du méthane et ses variations spatio-temporelles :

  • les modèles de chimie atmosphérique qui simulent les réactions chimiques et les phénomènes de transport dans l’atmosphère,
  • la métrologie des concentrations de méthane dans l’atmosphère,
  • la mesure sur des sites terrestres pour quantifier l’influence de facteurs variés sur les sources d’émissions.

Les interconnexions entre le cycle du CO2 et celui du méthane doivent être comprises jusqu’à travers des mécanismes encore mal connus comme l’action de consortiums bactériens au-dessus des gisements d’hydrate de méthane.

En particulier, le fonctionnement saisonnier des zones humides de l’hémisphère Nord en termes de production de méthane devrait pouvoir donner lieu à un programme coordonné au niveau européen. Par ailleurs, les recherches sur le rôle des molécules organiques persistantes dans la chimie atmosphérique du méthane devront être poursuivies.

Depuis quelques années est apparue la possibilité de mesurer la composition atmosphérique depuis l’espace. Ces mesures ne sont pas aussi précises que des mesures au sol et ne permettent pas, en général, la restitution des profils verticaux, mais elles ont l’avantage d’une couverture globale. Deux instruments permettent déjà l’observation de CH4 et CO mais pas celle de CO2. Dans le cas du CO2, la mesure par télédétection des concentrations atmosphériques représente un enjeu stratégique énorme et sa faisabilité mérite d’être étudiée en détails.

Enfin et compte-tenu de leurs poids spécifiques dans le bilan national, notamment agricole, les cycles de l’azote et les gaz à effet de serre associés correspond à un axe de recherche à approfondir.

Stratégie d’accommodation des effets et d’abattements

Les stratégies d’accommodation consistent à utiliser les cycles naturels du carbone, principalement le rôle de puits de la biosphère continentale, pour limiter, ne serait-ce que temporairement, l’augmentation du CO2 dans l’atmosphère. Certaines pratiques agricoles (réduction du travail du sol, semis directs ou suppression des labours) sont déjà en cours d’expérimentation par des équipes françaises et étrangères.

Les pratiques sylvicoles peuvent également être aménagées, dès lors que l’on aura compris complètement le processus de stockage du carbone dans la végétation naturelle. Enfin, il faut être vigilant pour ne pas voir le sol se comporter comme une source pour peu que l’augmentation de température favorise les activités de décomposition du sol. Là encore, l’aménagement de pratiques agricoles peut être mis à profit. De la même façon, pour le méthane, l’aménagement de la riziculture et celui de la fertilisation par épandage de lisiers peuvent être adaptés dans le sens d’une limitation des émissions de méthane.

En parallèle à ces pratiques adaptatives, on devra vraisemblablement avoir recours à la séquestration de flux importants de CO2 à partir d’émissions très concentrées émises par la production d’énergie et les filières industrielles. Cette séquestration devra se faire dans des réservoirs où le temps de résidence du carbone sera extrêmement long. Ces stratégies sont très attractives, qu’il s’agisse de l’injection de CO2 supercritique dans l’océan profond ou de l’injection de CO2 dans les anciens réservoirs d’hydrocarbures ou les aquifères profonds. On peut aussi viser à l’adsorption de CO2 sur des gisements de charbon profonds par réaction d’échanges avec le méthane initialement stocké dans les charbons. La mise au point de ces procédés nécessitera un ambitieux programme de recherche technologique.


Recommandation d’actions

Les enjeux scientifiques et économiques liés à l’étude du cycle du carbone sont très importants. Aux Etats-Unis, 200 M$ sont investis en 5 ans par l’ensemble des organismes de recherche dans ce domaine.

Une priorité : les observations

Elles nécessitent :

  • une systématisation des mesures et le développement de capteurs moins coûteux ;
  • le recours à la télédétection, et le développement du couplage de données d’observation par satellite avec les modèles biogéochimiques (mise à profit de l’initiative européenne GMES) ,
  • une homogénéisation et une rationalisation des bases de données disponibles pour les scientifiques au niveau européen ;
  • l’acquisition de longues séries, par des observations permanentes,
  • la mise à disposition des données aux différentes communautés scientifiques.

Une structuration des équipes pluridisciplinaires autour d’une recherche unifiée sur les cycles bio-géochimiques des gaz à effet de serre

Les Etats-Unis disposent d’un grand programme fédérateur, pluri-agences et pluri-organismes. Les programmes nationaux français ou européens ne permettent pas actuellement une telle approche unifiée.




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Les impacts de l’effet de serre et les possibilités d’adaptation

La notion d’impact implique un choix implicite d’échelles liées à l’organisation humaine. Un temps de référence largement adopté est la génération ; l’échelle d’espace est déjà plus variable : continentale pour l’ONU, régionale pour les états, elle sera le bassin versant pour les gestionnaires de l’eau et la parcelle pour les exploitants agricoles. Ainsi des acteurs différents pourront se référer à des échelles temporelles et spatiales différentes.

On comprend aisément que la typologie des impacts dépend du choix des “ impactés ” et que toute tentative de liste relève d’un choix économique et politique.

Les différents types d’impacts et les différentes échelles

On distingue habituellement :

  • les impacts liés à l’eau
    - élévation du niveau de la mer
    - modifications de la couche neigeuse
    - écoulements superficiels, eaux souterraines
  • les impacts liés aux milieux et aux écosystèmes
    - montagne, sols
    - écosystèmes forestiers, aquatiques
  • les impacts liés aux activités humaines
    - production énergétique
    - sylviculture, agriculture
    - tourisme
  • les impacts sur l’homme et l’organisation des sociétés humaines
    - santé
    - relations diplomatiques et politique mondiale


Si l’étude des impacts est très liée aux échelles spatiales et temporelles caractéristiques de l’organisation humaine, elle est également dépendante des échelles liées à l’étude du climat et de sa variabilité.

Il est maintenant classique d’identifier trois échelles :

  • l’échelle globale ; Il est ici question du climat, du système atmosphérique, du système océanique. Dans ce compartiment, les interactions traitent à grande maille des couplages de type océan atmosphère et les évolutions sont envisagées sur des périodes de l’ordre du siècle. Des communautés scientifiques ciblées et organisées interviennent à cette échelle, notamment à travers des programmes internationaux.
  • l’échelle régionale ; elle reçoit du compartiment global des forçages de type température, précipitations, radiation ; elle convoque un grand nombre de disciplines scientifiques pour l’étude des impacts du changement climatique sur les grandes entités régionales allant des grands bassins versants aux systèmes littoraux. A cet étage, l’étude passe par exemple par l’élaboration de fonctions de production ou de transfert par lesquelles les hydrologues décrivent l’utilisation faite par les sols des quantités d’eau disponibles. Les problèmes d’adaptation peuvent être illustrés à cette échelle, par exemple, par l’étude des modifications de contours forestiers sous scénario climatique modifié.
  • les échelles détaillées ; on y trouve le maximum d’interactions entre les systèmes économiques individuels et les effets physiques. C’est en particulier à cette échelle que des organismes et agences tels le BRGM, le Cemagref, l’INRA et l’Ademe interviennent avec des équipes universitaires en sciences humaines et sociales sur les questions d’impacts. C’est aussi dans ce compartiment que la gestion de ces impacts est envisagée avec les services et agences gestionaires.


Les liens entre échelles sont principalement traités de façon descendante même si des tentatives de modélisation de rétroaction (remontée d’informations de l’échelon local vers les autres compartiments) sont à mentionner. Le cas du carbone, considéré dès la formulation du problème comme un cycle, est une exception.

Les impacts et leur gestion sont prioritairement traités aux échelles détaillées bien que la compréhension globale de la variabilité du système doive se faire au niveau agrégé de l’échelle régionale.

Les programmes

Le descriptif des différents programmes nationaux et internationaux montre une organisation privilégiant l’étude du climat en soi et agissant sur l’ensemble des trois échelles. Les communautés scientifiques étant au départ relativement disjointes, on comprend la difficulté à s’organiser sur l’étude des impacts. On note également une relative fragilité sur les dispositifs de collectes de données, tant au niveau national qu’international. Le programme GICC (gestion des impacts du changement climatique) est un des premiers qui ait pour ambition de relier les trois échelles.

Succédant au projet Gewex-Rhône (Ottlé & al, 2001) le projet GICC-Rhône a pour objectif de simuler l’évolution en quelques années du bassin du Rhône sous scénario de doublement de CO2. A l’aval de cette simulation, il s’intéresse à l’évaluation des impacts touchant différents aspects de l’hydrosystème et de sa gestion. La coopération entre les différents partenaires (Météo-France, INSU, Cemagref, ENSMP,…) illustre l’association des trois échelles précédemment décrites.



Renforcer la communauté sur des thématiques centrales, l’adaptation des systèmes écologiques et socio-économique, la santé, les pays du Sud

La communauté scientifique dans ces domaines est encore faiblement structurée. Seule une politique en faveur de programmes pluri-annuels et pluridisciplinaires permettra de créer un minimum d’unité, d’autant plus que certains aspects des problèmes transcendent les disciplines, comme par exemple, les précautions à prendre dans l’interprétation des données historiques.

L’évaluation des impacts et de l’efficacité des mesures d’adaptation passe nécessairement par des analyses économiques qui restent encore trop peu nombreuses tant au niveau international que français. Cette faible implication de l’économie tient en grande partie à la difficulté suivante : les mesures d'adaptation renvoient le plus souvent à des réponses locales et/ou à des problèmes clairement identifiés ; or les recherches sur le climat sont encore loin de toute forme de prédictibilité des impacts régionaux et locaux.

L’adaptation passe par un accroissement de la robustesse des systèmes écologiques et socio-économiques aux extrema climatiques et les mesures préconisées auraient des conséquences bénéfiques même en l’absence d’effet de serre induit par les activités humaines : par exemple par le développement des plantes et modes de culture résistants à la variabilité et aux conditions extrêmes.

De même, certaines mesures d’adaptation peuvent avoir l’intérêt complémentaire de contribuer à la mitigation des émissions de gaz à effet de serre.

Les études devraient porter non seulement sur le territoire national métropolitain et d’outre mer, mais aussi sur certains pays avec lesquels nos relations sont traditionnellement étroites. Les recherches sur les impacts sont évidemment déterminantes pour les pays les moins avancés, dont les écosystèmes sont souvent fragiles. Les questions d’environnement/développement sont vitales pour les pays du Sud dont la vulnérabilité au changement climatique est souvent élevée. Ceux-ci jouent maintenant un rôle stratégique dans les négociations internationales. Il est urgent de renouveler et de renforcer les recherches les concernant. La France dispose d’une tradition de recherche dans ce domaine. Le renouvellement de ces recherches passe par un partenariat avec des équipes locales et le développement de forces d’expertise dans ces pays. Ceci implique de promouvoir des recherches pluridisciplinaires sur les thèmes population/développement économique et social/environnement- ressources naturelles, qui réunissent des démographes, des économistes, des spécialistes des ressources naturelles et des écosytèmes, et des sciences de la vie.

L’Afrique francophone relève évidemment de cette approche : on pourrait envisager un effort particulier sur les séche-resses du Maghreb et capitaliser sur notre bonne connaissance des maladies tropicales pour étudier la propagation de certaines d’entre elles résultant du changement de l’habitat de leurs vecteurs habituels.

On peut craindre que le réchauffement climatique entraîne des modifications de l’épidémiologie de certaines maladies : les maladies infectieuses, les maladies liées à des vecteurs, comme la dengue, ou celles favorisées par les modifications de l’environnement (le choléra), voire favorise les maladies émergentes. Un effort important devrait être engagé dans le domaine des sciences du vivant, notamment de l’épidémiologie, des sciences sociales, de l’économie de la santé sur ce thème de l’impact des variations climatiques sur la santé.




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Les modèles climatiques et économiques et les modèles intégrés

Les modèles climatiques constituent des outils privilégiés pour mieux comprendre les contraintes et les mécanismes à l'œuvre dans les évolutions du système climatique, notamment dans les périodes de changements rapides, voire très rapides, du climat passé. Les modèles climatiques sont confrontés à un enjeu grandissant qui vise à les transformer en outils experts capables de répondre (au moins partiellement) aux questions nouvelles que fait surgir le problème du changement climatique. Pour progresser, il faut désormais prendre en compte de nouveaux éléments de complexité, qui tiennent à la fois à la nécessité d’une approche de plus en plus interdisciplinaire, mais aussi au souci de descendre à des échelles spatiales beaucoup plus locales. Ce travail ne peut se faire qu’en s’appuyant fortement sur l’observation. C’est à ce prix que les modèles climatiques actuels pourront constituer l’une des composantes d’une nouvelle génération de modèles “ intégrés ” (climat-économie).

Les modèles économiques et les modèles intégrés climat-économie sont déterminants, quant à eux, pour l’analyse économique des politiques, pour quantifier les émissions des gaz à effet de serre et leurs impacts, et pour évaluer le coût des politiques à mettre en œuvre.
La disponibilité du temps de calcul (passée récemment au second plan dernière la nécessité d’étoffer numériquement les équipes de recherche concernées) va très certainement redevenir un enjeu capital très prochainement.

Les enjeux des modèles climatiques

Prendre en compte trois échelles de temps

En ce qui concerne les modèles climatiques, trois échelles de temps différentes doivent être prises en compte :

  • le court terme c’est-à-dire la variabilité climatique aux échelles intra-saisonnière, saisonnière et inter-annuelle. La caractérisation de la prévisibilité du climat à ces échelles de temps demeure un enjeu majeur de la recherche et correspond à une demande forte de la part des décideurs politiques et de nombreux acteurs économiques. C'est le seul domaine dans lequel on puisse effectivement envisager de déboucher à relativement court terme sur une prévision pratiquement déterministe de l’occurrence de certains phénomènes (e.g. El Niño) et sur une prévision déterministe / statistique de l’importance et des conséquences régionales, voire locales, de certains phénomènes (e.g. El Niño, moussons indiennes et africaine, cyclogénèse) ;
  • le moyen terme, c’est-à-dire la variabilité climatique à l’échelle décennale et l'étude de la prévisibilité du climat à cette échelle de temps ;
  • le long terme, c’est-à-dire le changement climatique à ces échelles de temps de quelques dizaines d'années voire du siècle ou plus. L’objectif n’est plus vraiment de conduire une prévision, mais de développer des systèmes experts capables de prendre en compte un système cohérent de représentations explicites et de paramétrisations des processus internes et des hypothèses " externes " (e.g. niveaux d’émission de gaz à effet de serre, types d'occupation des sols, ...). Ces systèmes experts doivent être capables de répondre, au moins partiellement, aux questions nouvelles que fait surgir le problème du changement climatique.


Quelle que soit l'échelle de temps considérée, les limitations intrinsèques à la prévisibilité du système climatique, du fait de ses instabilités et de ses non-linéarités, ne peuvent être ignorées et l'étude de la prévisibilité dans ce type de système dynamique demeure en elle-même un thème de recherche.

Les perspectives d’amélioration de la performance des modèles climatiques

Les défis et enjeux actuels pour l'amélioration des modèles climatiques, de leur réalisme et de leurs performances peuvent être regroupés en quatre thèmes :

  • la complexification des modèles, avec une prise en compte de l'ensemble des compartiments intervenant dans le système climatique (atmosphère, océan, cryosphère, sols, végétation et hydrosphère continentale) et de leurs interactions (couplage entre les sous-systèmes), avec, aux côtés des approches physiques et chimiques qui doivent être encore développées, un effort particulier à faire pour une meilleure prise en compte des effets biologiques pour les surfaces.
    Les questions tournant autour du de la prise en compte des incertitudes dans les couplages entre les différents sous-systèmes méritent un effort particulier de recherche méthodologique.
  • pour chacun des sous-systèmes considérés, l'amélioration de la compréhension, et par conséquent de la représentation et/ou de la paramétrisation dans les modèles, d'un certain nombre de processus bio-physico-chimiques. On citera, sans prétendre être exhaustif : pour l'atmosphère, les interactions nuages - rayonnement et les interactions nuages - aérosols ; pour l'océan, le rôle des talus continentaux et des détroits dans les phénomènes de mélange et d'entraînement, la convection profonde, le comportement des structures sous-mailles et les modes de dissipation de l'énergie cinétique turbulente, les transferts d’échelle entre sub-mésoéchelle et bassin océanique en biogéochimie marine ; pour les surfaces continentales, la variabilité spatio-temporelle des échanges entre biosphère et atmosphère, l'impact des changements d'occupation des sols sur le cycle de l'eau et les cycles biogéochimiques ; ...
  • l'augmentation de la résolution spatiale des modèles, de manière à résoudre un certain nombre de processus " sous-mailles " aujourd'hui encore mal paramétrés au niveau des modèles de circulation générale (atmosphérique ou océanique), mais aussi dans la perspective de mieux appréhender la dimension régionale des problèmes d'impacts soulevés par la prévision climatique ou les scénarios de changement climatique.
  • les études des scénarios du changement climatique ou de la variabilité et de la prévisibilité du climat sur le court/moyen terme, par l'utilisation des modèles numériques, reposent très fortement, et sous des formes très diverses (initialisation, forçages, validation des paramétrisations, vérification des performances des modèles, ...) sur les données d'observation (satellitales, aéroportées et in situ). Le développement des techniques permettant de traiter ces relations données / modèles, et notamment les techniques d'assimilation et de traitements statistiques des données et sorties de modèles, demeure une priorité forte.


La structuration de la communauté

Ces quatre séries de défis et d'enjeux concernant la modèlisation renvoient à quatre nécessités pour la communauté de recherche sur le climat et le changement climatique :

  • le maintien d'une capacité de recherche de pointe sur les processus bio-physico-chimiques à l'œuvre dans les différents "sous-systèmes" du système climatique et à leurs interfaces, seule garantie d'une amélioration conceptuelle progressive des modèles et de leurs performances.
  • le maintien et/ou le développement de capacités pérennes d'observation (satellites, aéroportées et in situ) de paramètres considérés comme clés pour suivre et espérer comprendre et prévoir les évolutions de l’environnement et du système climatique terrestres.
  • le renforcement du génie logiciel et des capacités de calcul pour notamment répondre à des architectures d’outils de modélisation qui deviennent de plus en plus complexes par le nombre d’enveloppes et de processus pris en compte, des durées de simulation et la nécessité de considérer des simulations d'ensembles mais qui, en même temps, doivent pouvoir être utilisés et évoluer de manière souple et modulaire par une communauté large et très pluridisciplinaire de scientifiques et d’experts.


Ce défi se situe au niveau des moyens humains et de la nécessité pour la communauté de la recherche sur le climat d’attirer sur ces questions, des chercheurs en mathématiques appliquées et en informatique, d’identifier clairement des pôles de développement / optimisation / mise à disposition des outils de modélisation climatique au niveau national, et de doter ces pôles d'équipes d'ingénieurs informaticiens de haut niveau, à la fois stables et de taille critique.

Le défi se situe aussi au niveau des moyens de calcul et d'archivage, pour lesquels la France et les pays européens risquent de perdre rapidement l’avance relative qu’ils ont acquise ces dernières années. Une réflexion stratégique doit être stimulée au niveau européen et des réponses proposées dans le cadre du 6ème PCRD.

L'organisation des équipes de recherche, la nécessité de (mieux) développer les approches couplées entre enveloppes et de concevoir le climat en termes de système va vraisemblablement rendre, au moins en partie, obsolète à terme une organisation des laboratoires concernés uniquement par "sous-ensembles" (atmosphère, océan, surfaces continentales, ...) du système climatique.

Les modèles économiques pour l’évaluation des politiques de lutte contre le changement
climatique

Les modèles économiques sont utilisés dans les recherches sur le changement climatique afin :

  • de fournir une quantification, en prospective, des émissions de gaz à effet de serre associées aux différentes activités humaines,
  • d’évaluer le coût des politiques visant à contraindre ces émissions,
  • de prendre en compte les impacts du changement climatique sur les activités économiques. De plus, certains modèles synthétiques s’attachent à analyser le coût de trajectoires temporelles alternatives d’émission et des " meta-modèles ", traitant les résultats des modèles de grande taille, permettent d’évaluer les enjeux économiques de la négociation internationale.


Les différents types de modèles

On peut identifier différentes familles de modèles économiques selon, d’une part leur modus operandi – simulation, optimisation ou équilibre de marché – et d’autre part leur champ d’application – ensemble de l’économie ou secteur. Les modèles sectoriels (modèles d'optimisation dynamique ou de simulation pour l'énergie, l'agriculture, ...) présentent en général une description plus poussée des technologies, alors que les modèles d’ensemble (modèles macro-économiques ou de croissance ; modèles d'équilibre général calculable - MEGC ou MEGAs) fournissent un cadre de cohérence macro-économique à long terme.

Le couplage entre modèles de croissance, MEGAs et modèles sectoriels permet :

  • de fournir les "inputs" anthropiques (scénarios d'émissions, land-use) aux modèles climatiques sans rétroaction des changements climatiques simulés sur l'économie simulée ;
  • d'évaluer les coûts de la réduction des émissions par rapport à un scénario de référence, dans différentes hypothèses sur les attributions de droits et les instruments économiques de flexibilité ;
  • de développer des modèles intégrés compacts, en les couplant avec des modèles climatiques très simplifiés.


A terme, il peut s'agir de développer des modèles couplés économie / climat conçus comme des systèmes experts pour l’analyse coût-bénéfice des trajectoires de réduction des gaz à effet de serre à choisir et à négocier au niveau international, compte-tenu de critères climatiques, économiques et … politiques.

Les perspectives de recherche

Les besoins d'amélioration des modèles économiques utilisés dans la recherche sur le changement climatique peuvent être regroupés en quatre catégories :

  • les données : centrales pour les MEGAs ou les modèles sectoriels. Les modèles économiques utilisés dans la recherche sur le changement climatique sont des modèles appliqués et, par là-même, reposent très fortement sur de vastes ensembles de données. Un certain nombre de lacunes sont identifiées dans ce domaine. La mise en cohérence de données nationales acquises et publiées selon des critères non identiques pose des problèmes méthodologiques qui ne sont encore que partiellement résolus. La production-validation / gestion-maintenance / mise à disposition de bases de données lourdes économiques et technologiques suppose que les laboratoires concernés du secteur sciences humaines et sociales soit dotés d'équipes stables et de taille critique d'ingénieurs de recherche et d’informaticiens de haut niveau.
  • les modèles internationaux de projection pour l'agriculture et le " land use ", qui apparaissent particulièrement stratégiques dans les couplages économie / climat, tant pour les approches " multi-gaz " de réduction des émissions que pour l’évaluation des rétro-actions du changement climatique sur les activités productives.
  • les modèles / scénarios mondiaux (mais géographiquement désagrégés) de croissance démographique et de croissance économique à long terme qui doivent donner les contraintes "macroscopiques" pour les modèles économiques utilisés dans la recherche sur le changement climatique (mais aussi pour les modèles climatiques eux-mêmes) ;
  • l’étude des impacts régionaux du changement climatique sur les activités économiques et une désagrégation spatiale fine dans les MEGAs et les modèles sectoriels. Un effort spécifique de désagrégation pourrait même être envisagé pour un certain nombre de pays-continents à structure duale (Inde, Chine, ...).

Couplage des modèles climatiques et économiques et perspective de développement de systèmes experts intégrés

On constate que les relations scientifiques entre les deux communautés travaillant sur les modèles climatiques et sur les modèles économiques se sont développées récemment, grâce notamment à leur implication conjointe dans des travaux d'expertise sur le changement climatique (par exemple en appui à la puissance publique dans le cadre des négociations internationales) et à un début de politique volontariste de certains organismes dans ce domaine.

Toutefois, un véritable couplage entre les deux types de modélisation, dans la perspective du développement de "systèmes experts intégrés" pour le changement climatique et ses impacts, est un objectif majeur mais qui demeure encore aujourd'hui de moyen terme, si l'on veut en particulier se lancer dans une approche coût-bénéfice régionalisée et généralisée et aller au delà des modèles compacts actuels qui utilisent des modélisations climatiques hyper simplifiées et peu réalistes.

Les perspectives nouvelles

On peut par contre identifier des besoins communs aux deux communautés, des liens à développer entre modèles et au moins une piste pour une première tentative de couplage entre les deux types de modèles, autour des évolutions du " land use ".

Concernant les besoins communs, les deux types de modélisation doivent introduire des contraintes sous forme de scénarios démographiques et économiques de croissance à long terme présentant une cohérence interne supérieure à celle des exercices actuellement disponibles et qui soient aussi suffisamment désagrégés géographiquement pour que la variabilité spatiale des émissions, de l'occupation des sols, ... puisse y être appréciée.

Un effort conjoint de réflexion conceptuelle et méthodologique devrait être entrepris pour identifier les échelles d'espace et de temps les plus pertinentes pour les échanges d'information et la mise en cohérence des " inputs " et des " outputs " des différents types de modèles.

Les évolutions du " land use " (état de surface, occupation des terres et pratiques culturales), qui sont " co-déterminées " par les conditions climatiques aux échelles régionales et le contexte socio-économique mondial et régional, apparaissent comme le point d'entrée privilégié d'un possible couplage entre modèles économiques et modèles climatiques.




La variabilité climatiqueLe cycle du carboneLes impacts de l’effet de serre et les possibilités d’adaptationLes modèles : climatiques et économiquesSociété, économie et technologie

Société, économie et technologies

L'adaptation de nos sociétés à un mode de croissance économique qui permette de prévenir l'aggravation du processus de réchauffement climatique nécessitera une profonde évolution des comportements de l'ensemble des agents économiques et des modes de consommation La transformation du système technique vers des technologies sobres en émissions de carbone ne pourra s'opérer que si les conditions non seulement économiques mais aussi sociales et culturelles sont réunies pour en favoriser l'émergence.

L'ensemble des disciplines des sciences humaines et sociales devrait pouvoir être mobilisé bien au-delà des quelques équipes actuellement engagées (essentiellement des économistes) dans des projets de recherche relevant de la question du "changement climatique" : la sociologie, les sciences politiques, la gestion, l’histoire, la géographie, la démographie, le droit, l'anthropologie et la psychologie, ceci à la fois dans une perspective d’amélioration des connaissances et de contribution aux décisions publiques.

Les principaux programmes

Les différents programme Environnement du CNRS, notamment depuis 1988, ont mobilisé la communauté des sciences humaines et sociales autour de la compréhension de la dynamique des rapports de l’homme à son environnement, naturel ou anthropisé. Certains des thèmes qui ont été abordés dans ce cadre peuvent concourir aux recherches sur la changement climatique, notamment à travers des travaux sur les conditions de prise en compte de l’environnement par les entreprises.

La coordination des recherches est actuellement réalisé au sein du programme "gestion et impact du changement climatique" (GICC), programme co-piloté par le Ministère de l'aménagement du territoire et de l'environnement et la Mission interministérielle de l'effet de serre (MIES) en association avec l'ADEME. Ce programme fonctionne avec des appels à proposition de recherche lancés régulièrement. Il a permis de mobiliser un certain nombre d'équipes scientifiques sur des thématiques socio-économiques de la lutte contre l'effet de serre (mais pas seulement puisque le programme s'adresse également à l'étude des impacts du réchauffement sur les écosystèmes). Les équipes de sciences sociales, autres que l'économie, sont toutefois peu présentes dans les réponses aux appels à proposition (droit, sciences politiques notamment).

Les activités de recherche socio-économique du Programme cadre européen, qui concourent à la définition des politiques face au changement climatique, reposent essentiellement sur la modélisation énergie-économie et environnement et sur l’évaluation des coûts et bénéfices des politiques de réduction des émissions de gaz à effet de serre.

Les analyses économiques et technico-économiques jouent un rôle pour l’élaboration des stratégies de réponse au changement climatique : scénarios, variantes d’impacts, coût-efficacité des options, interaction des économies, conception et évaluation de “ nouveaux ” instruments économiques (taxes CO2, commerce d’émissions, synergie entre les instruments…), externalités et économie du long terme. Les acquis européens dans ces domaines s’avèrent tout à fait compétitifs par rapports à ceux des Américains, bien que pas encore assez diffusés.

Les principaux thèmes

Les négociations internationales sur le changement climatique et le rôle des différents acteurs

L'essentiel des travaux de recherche en sciences sociales dans le domaine du changement climatique s'articule autour des enjeux à 2010 correspondant à la première période d'engagement du Protocole de Kyoto. Les difficultés des négociations à La Haye en novembre 2000 ont montré qu'il était prioritaire de distinguer ce que l'on peut appeler le court terme (échéance à dix ans) et les fondements d'une politique à plus long terme visant à contenir les émissions à un niveau compatible avec les objectifs ultimes de la Convention Climat.

Le développement de travaux de recherche sur les représentations, les stratégies et les rôles des organisations non gouvernementales (d’environnement et de développement), des organismes internationaux, des groupements professionnels ou de citoyens et des différents Etats est essentiel pour appréhender les politiques nationales de lutte contre l'effet de serre et le cadre de la négociation internationale .

Un nouvel enjeu pour les politiques publiques et pour le droit

La cohérence internationale des politiques nationales


Le processus international de maîtrise des émissions de gaz à effet de serre ne pourra se concrétiser que si les politiques et mesures nationales font l'objet de coopérations internationales. L'identification des politiques qu'il convient de coordonner au niveau européen fait ainsi l'objet de discussion au sein de la Commission européenne, mais de nombreuses questions restent ouvertes : à quel niveau territorial mettre en œuvre ces différentes politiques (national, européen, régional ou local) ? quelle coordination internationale en matière de politiques et de mesures de réduction des émissions ? quelles spécificités des institutions de la Convention Cadre des Nations-Unies sur le changement climatique par rapport aux autres instances internationales (FMI, OMC…) ? comment prendre en compte les effets de la globalisation des marchés dans la définition des mesures ? comment associer les pays en développement ? Ces différentes questions touchant aux politiques publiques concernent à la fois les sciences politiques (spécialistes des politiques locales, internationales, de politique comparée…), le droit, les sciences économiques, les sciences de la gestion.

Les aspects juridiques

Les aspects juridiques de la mise en œuvre du protocole de Kyoto et plus généralement d'un processus mondial de prévention des émissions sont insuffisamment explorés. Les fondements juridiques d'une allocation planétaire de droits d'émission à partir de critères d'équité posent des problèmes qui justifient une large mobilisation d'équipes de recherches dans le domaine du droit. Les questions de droit international par rapport aux enjeux de l'observance des engagements (et aux modes de résolution des conflits), les questions de droit public dans la mise en œuvre des stratégies nationales de lutte contre l'effet de serre (allocation de droits à des entités privées voire à des collectivités territoriales), les questions de droit privé relatives par exemple au commerce des permis d'émission sont autant de problématiques à aborder. Par ailleurs, contrairement aux problèmes de pollution, il n'y a actuellement " pas de victimes " (donc pas de plaignants, de mécanismes de réparations etc.) du changement climatique l’effet de serre, cette spécificité mériterait d’être étudiée.

L'articulation entre les stratégies de réduction des gaz à effet de serre et les stratégies de développement

Ce thème constitue une problématique incontournable dans le dossier de la négociation internationale. Il convient d'étudier la façon dont les stratégies de lutte contre le changement climatique peuvent s’articuler avec les stratégies de développement afin de trouver des espaces de négociation prenant en compte les besoins des pays en développement. Les équipes impliquées sur les recherches sur le développement devraient pouvoir être mobilisées (pas seulement celles travaillant sur le développement rural) ainsi que les capacités d'expertise dans le domaine de l'ingénierie du développement, y compris celle des financements internationaux. Les disciplines concernées sont notamment l'économie du développement, l'agronomie, l’écologie, la démographie, la sociologie, l’anthropologie.

Les stratégies des entreprises et les politiques d’innovation

Il serait opportun d’analyser comment les contraintes d’émission peuvent déterminer les localisations des productions industrielles et le commerce international. L'émergence des outils d'évaluation des entreprises au regard de leur comportement environnemental et social peut constituer un moyen d'inciter les entreprises privées et les gestionnaires financiers à s'engager dans des stratégies de développement durable .

L'analyse des stratégies financières des entreprises du point de vue de la lutte contre l'effet de serre et des enjeux de gestion à long terme, de même que le rôle des permis d'émission dans la valeur des actifs des entreprises et la fiscalité dont ils relèvent sont des éléments encore peu explorés par la recherche.

Ces différentes questions interrogent différents domaines de recherche : par exemple, l’économie industrielle (stratégies de firmes, rôle de la réglementation dans la compétitivité, systèmes productifs...), la gestion (notamment sur les questions de conception, d’apprentissages collectifs et de coordination des acteurs, d’innovation), les travaux des politiques publiques (conditions de mise en œuvre et évaluation des politiques publiques), l’économie, la sociologie (innovation, conception des produits, usages…), les sciences pour l’ingénieur.

Les pratiques de consommations et les transports

Les déterminants des pratiques de consommations et les conditions des changements

On observe une augmentation de la consommation de l’électricité des ménages (double équipement, nouveaux besoins, consommation de veille..). Des études en économie et en sociologie ont montré que les choix des consommateurs en matière d’appareils ménagers restent très marqués par les critères de choix classiques (prix, marques, fonctionnalités…), même s'ils semblent évoluer progressivement grâce à une prise en compte plus fréquente du critère "efficacité énergétique".

Les recherches en sociologie, histoire, anthropologie et économie pourraient permettre une meilleure connaissance des tendances d’évolution des pratiques de consommation à moyen et à long terme (vont-elles évoluer vers un modèle à l’américaine ?), de leurs caractéristiques et de leurs déterminants, des modalités de construction de la demande.

Différents thèmes pourraient être explorés : le rôle de la culture technique des consommateurs sur le développement des usages, les modalités de construction des représentations et des comportements (rôle des prescripteurs d’achat et d’usage que sont les vendeurs, les installateurs, les entreprises publiques, les médias), les justifications que les consommateurs donnent à leurs choix.

Les pratiques de mobilités

Les transports sont un des facteurs les plus importants de contribution à l’effet de serre. Par ailleurs, la mobilité ne cesse de s’accroître. Le thème transport et effet de serre a été exploré sous deux dimensions principales qui méritent d’être approfondies, celle des transferts modaux (voyageurs et marchandises) et celle de l’impact des formes urbaines.

Le plus grand potentiel d'économie de carbone se situe au niveau des décisions d’achat de véhicules (entreprises et particuliers) . Peut-on améliorer la rationalité des choix des ménages lors de l’achat de véhicules (compte-tenu du faible " coût " du CO2 émis par le rapport au coût global d’usage du véhicule) ? Les déterminants des décisions d'achat dans ce domaine ont été peu abordés par les sciences sociales et économiques.

Le développement des transports collectifs des personnes offre une autre voie de réponse. Il passe notamment par leur amélioration, avec le développement de service à la demande et la conception d’un réseau d’infrastructures de transport combiné au plan européen.

Plus largement il serait opportun de s’interroger sur le rôle de facteurs plus globaux sur la demande et l’offre en termes de mobilité - notamment les nouvelles temporalités urbaines (temps de travail, vie sociale), les évolutions des modes de vie, les formes urbaines et les modalités d’aménagement du territoire, l’organisation et la gestion des grands réseaux -, ainsi que sur les innovations sociales possibles et les nouvelles formes de services à la mobilité envisageables. L’exploration de ces thèmes impliquerait des collaborations entre les chercheurs travaillant sur le thème des transport, du changement climatique et des spécialistes dans les domaines de la ville, du travail, des modes de vie.

Technologies et lutte contre les émissions de gaz à effet de serre

La mise en œuvre du protocole de Kyoto nécessite un effort particulier dans le domaine de l’innovation technologique, pour agir sur les sources d’émission de gaz à effet de serre :

  • agir sur l’offre, notamment en privilégiant les formes d’énergie primaire à émissions de gaz carbonique nulles (renouvelables ou nucléaire) ou faibles (gaz naturel) ;
  • agir sur la demande de chacun des secteurs économiques, en maîtrisant les consommations d’énergie, réduisant les émissions en provenance des activités forestières et agricoles (gaz carbonique, méthane, protoxyde d’azote) et celles des autres gaz à effet de serre (méthane des déchets, N2O industriel, gaz fluorés liés à la chaîne du froid et à diverses activités industrielles).
  • fixer le carbone, en captant et stockant le gaz carbonique émis par les sources les plus concentrées, en développant les solutions permettant de fixer le carbone (puits).


Si les émissions de carbone dans le secteur industriel ont baissé, les efforts doivent néanmoins être poursuivis dans l’amélioration des techniques de production. Le passage à l’électricité, les nanotechnologies, les biotechnologies offrent de nouvelles perspectives de substitution aux anciens procédés techniques.

Energie

S’il y a eu des améliorations des rendements, il s’agit maintenant de caler la consommation d’énergie au plus près des besoins réels. Un des développements les plus importants en matière de recherche découle des nouvelles technologies de l’information et de la communication.

Celles-ci peuvent permettre à la fois :

  • une mesure en temps réel des consommations et donc une détection immédiate des anomalies,
  • un pilotage des équipements en temps réel au plus près des besoins,
  • une gestion à distance des équipements grâce à la téléphonie portable.


Propositions

Mobiliser les sciences humaines et sociales

  • Favoriser l’émergence de nouveaux objets de recherche sur le thème du changement climatique
    Sur ce thème du changement climatique, les sciences humaines et sociales ont souvent le sentiment d’être " convoquées " par les sciences de la nature ou les sciences de l’ingénieur dont les travaux dans ce domaine sont plus anciens, ou par les " décideurs " pour une recherche trop finalisée. Aussi, il est important de favoriser la construction de nouveaux objets de recherche par les différentes disciplines des sciences humaines et sociales, et aussi d’objets communs dans une perspective pluridisciplinaire, grâce notamment à l’organisation de séminaires, l’invitation de chercheurs étrangers, la mise en œuvre de contrats de définition….
  • Informer les milieux de la recherche sur les enjeux de la négociation et des politiques publiques
    L’information des milieux de la recherche sur les enjeux de la négociation internationale et sur les objectifs des politiques, peut contribuer à l’émergence d’objets de recherche. En retour, des procédures d’expertise, dans certains cas pluridisciplinaires et collectives, doivent être développées, conçues comme partie intégrante des projets de recherche et intégrées au déroulement de la carrière des chercheurs.
  • Développer des procédures de soutien à la recherche
  • Favoriser la réflexion commune sur les outils, les données et les méthodes
  • Favoriser les collaborations européennes
  • Favoriser l’intégration des recherches sur le changement climatique avec les autres champs de recherche


Favoriser l’essor du développement technologique

  • Développer la recherche pluridisciplinaire pour le développement technologique
  • Concevoir un dispositif de soutien à l’innovation industrielle résolument inscrit dans la lutte contre l es émissions de gaz à effet de serre et pour le développement durable
  • Assurer les conditions du transfert des nouvelles technologies de lutte contre les émissions de gaz à effet de serre

Textes rassemblés par :
François Clin
Catherine Courtet
Robert Delmas
Ministère de la Recherche



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