Cemercredi soir dernier, alors que je regardais les discussions sur le climat avec chacun des candidats du parti démocrate dans le cadre de l’émission Presidential Climate Town Hall de CNN, je n’arrêtais pas de me demander : » Pourquoi seul Andrew Yang parle-t-il de géo-ingénierie solaire ? »
Vrai, il est le plus technophile des candidats, mais tous doivent comprendre les différentes solutions scientifiques que nous avons – et que nous n’avons pas.
Le volcan Pinatubo au début de son éruption cataclysmique en 1991. Des millions de tonnes de particules… ont été soufflées dans la stratosphère provoquant un refroidissement global, similaire à ce que la géo-ingénierie solaire ferait de manière contrôlée.
USGS
Tous les candidats comprennent l’idée de remplacer les combustibles fossiles, mais aucun d’entre eux ne comprend l’ampleur de cette solution ou le temps et l’argent nécessaires pour y parvenir.
Pour les États-Unis seulement, cela coûtera environ 10 000 milliards de dollars sur 20 ans. Sans le nucléaire, ce coût double pour atteindre 20 000 milliards de dollars sur 30 ans. Pour le monde, cela coûtera 65 000 milliards de dollars américains – sans le nucléaire, cela coûtera plus de 100 000 milliards de dollars. Ces chiffres ne sont pas anodins et il est peu probable qu’ils soient dépensés à temps pour aider. C’est pourquoi nous avons besoin de la géo-ingénierie solaire.
La géo-ingénierie solaire est le processus par lequel les humains réduisent délibérément l’effet des gaz à effet de serre qui piègent la chaleur en réfléchissant une petite fraction de la lumière du soleil vers l’espace.
Cela semble étrange, mais ce n’est pas aussi étrange, ou aussi difficile, que cela peut paraître. Et nous savons que cela fonctionne parce que cela se produit chaque fois qu’un énorme volcan entre en éruption. Et nous les étudions depuis plus de 100 ans.
Un mojo scientifique sérieux a été appliqué à cette idée dans les universités du monde entier. Le programme de recherche en géo-ingénierie solaire de Harvard est une initiative de recherche entièrement consacrée à la science, à la technologie et à la politique publique de la géo-ingénierie solaire.
Mais trop peu de scientifiques, et trop peu de financement, ont été appliqués à cette solution. Ce qui est triste puisqu’il n’en faut pas beaucoup.
Il existe plusieurs technologies pour cette approche, notamment l’injection d’aérosols (fines gouttelettes ou particules aussi fines que de la poudre) dans la stratosphère, où ils diffuseraient une partie de la lumière solaire vers l’espace, refroidissant ainsi la planète en réduisant la quantité de chaleur qui pénètre dans la basse atmosphère (voir figure).
L’éclaircissement des nuages marins est une autre façon de réfléchir le rayonnement solaire vers l’espace. Cela utiliserait des navires automatisés pour pulvériser des gouttelettes d’eau de mer dans l’atmosphère au-dessus de l’océan où elles s’évaporent pour former une concentration élevée d’aérosols de sel marin qui ensemencent des concentrations plus élevées de gouttelettes de nuages dans les nuages au-dessus de l’océan, augmentant ainsi leur réflectivité (voir figure).
La géo-ingénierie a plusieurs façons d’affecter directement le réchauffement climatique : 1) mettre des aérosols de fines…. particules, gouttelettes ou gaz dans la stratosphère, ou là où les nuages se forment, pour augmenter la quantité de chaleur renvoyée dans l’espace et aider à refroidir un monde qui se réchauffe, 2) retirer le CO2 de l’atmosphère ou de la combustion de combustibles fossiles et le remettre dans la Terre, 3) reboiser de grandes zones du monde pour stocker le carbone.
GIEC
Selon l’un des chercheurs de longue date dans ce domaine, le Dr David Keith de Harvard, la géo-ingénierie solaire pourrait limiter les effets secondaires prévus du réchauffement climatique, tels que l’élévation du niveau des mers et les changements dans les précipitations et autres phénomènes météorologiques. Parce que ces changements auraient leur impact le plus puissant sur les personnes les plus vulnérables du monde, qui n’ont pas les ressources nécessaires pour se déplacer ou s’adapter, Keith trouve un argument éthique fort en faveur de la recherche sur la géo-ingénierie solaire.
En outre, nous faisons de la géo-ingénierie depuis plus d’un siècle – dans la mauvaise direction – en injectant d’énormes quantités de CO2 et d’autres gaz à effet de serre dans l’atmosphère.
Voyons les choses en face. En tant qu’espèce, nous n’avons tout simplement pas été à la hauteur pour combattre la crise planétaire du réchauffement climatique. Et selon toutes les mesures, nous n’allons pas le faire. Les émissions mondiales continuent d’augmenter. Le pétrole et le gaz ne cessent de devenir moins chers et plus faciles à trouver, et le charbon est la source d’énergie la plus facile à implanter dans un pays pauvre disposant de peu d’infrastructures.
Pour ramener cela à la maison, il suffit de voir comment les climatologues demandent une aide psychiatrique pour la dépression, l’anxiété et le SSPT qui se produisent lorsque vous voyez un accident de train arriver mais que personne ne semble vouloir faire quoi que ce soit – et vous êtes dans le train.
Et l’Amérique semble s’être lancée dans une frénésie de carbone. Nous produisons plus de pétrole, de gaz et de charbon que tout autre pays, et plus que jamais auparavant. En plus d’essayer d’abroger plus de 80 règles environnementales remontant à l’administration Nixon, l’administration Trump a entrepris d’éliminer les freins fédéraux aux émissions de méthane provenant des opérations pétrolières et gazières.
Même les compagnies pétrolières ne veulent pas de cela.
Avant que les États-Unis ne se retirent des accords de Paris sur le climat, il y avait un scepticisme croissant sur le fait que le monde pourrait, ou voudrait, diminuer suffisamment ses émissions totales de gaz à effet de serre d’ici 2040 pour réellement empêcher le pire du réchauffement climatique.
Tous les modèles climatiques montrent que les 20 prochaines années sont critiques. Le mieux que nous puissions faire est de limiter le réchauffement à 3 ou 4 °F, et ce uniquement si nous ramenons les émissions mondiales à zéro d’ici 2040. Si nous ne le faisons pas, les températures augmenteront de 6 à 8°F. Cela s’explique par le fait que le CO2 a une demi-vie dans l’atmosphère comprise entre 30 et 300 ans, selon les différents mécanismes chimiques qui éliminent naturellement le CO2 de l’atmosphère.
Et ce n’est que la demi-vie.
Nous devons commencer à réduire les émissions dès maintenant de près de 10% par an jusqu’en 2040, date à laquelle les émissions anthropiques devront être nulles. Il est extrêmement peu probable que nous atteignions cet objectif – les émissions mondiales continuent de croître et il semble que nous ne commencerons même pas à décliner avant au moins 10 ans. À ce moment-là, nous devrions réduire les émissions de 20 % par an.
Laissez-moi le dire clairement – il n’y a aucun moyen de réduire les émissions de carbone dans les 20 prochaines années de manière suffisante pour atténuer les pires effets du changement climatique.
Cela donne à réfléchir en effet. Mais ne vous laissez pas trop abattre, car ce n’est pas la fin. De nombreux scientifiques se sont demandé comment éliminer les GES de l’atmosphère ou atténuer les effets d’une autre manière. En effet, toute une discipline scientifique s’est développée autour de cette question et d’excellents travaux ont été réalisés.
L’élimination des GES est vraiment difficile et vraiment coûteuse. Beaucoup plus cher que de les empêcher de pénétrer en premier lieu. Donc si nous refusons de dépenser la quantité d’argent et d’efforts nécessaires pour réduire les émissions, nous ne dépenserions certainement pas encore plus pour essayer de les faire ressortir. Mais nous devons quand même essayer.
L’autre stratégie consiste à atténuer les effets du réchauffement en refroidissant directement la planète. Le refroidissement se produit naturellement lorsque des millions de tonnes de particules telles que la suie provenant d’énormes incendies, les particules et les gaz provenant de grandes éruptions volcaniques, ou des quantités excessives de cristaux de glace, entrent dans l’atmosphère et bloquent les rayons solaires entrants ou les renvoient dans l’espace.
Entrez dans la géo-ingénierie solaire.
La géo-ingénierie solaire ne devrait pas remplacer la réduction des émissions (atténuation), l’adaptation à un climat changeant (adaptation), ou l’élimination et la séquestration du dioxyde de carbone. La géo-ingénierie solaire ne modifie pas les concentrations de CO2 dans l’atmosphère, elle traite un symptôme – la chaleur.
C’est comme mettre un sérieux écran solaire sur la planète Terre, ce qui nous donne le temps de trouver comment réduire nos émissions de carbone à un niveau proche de zéro.
Changer l’albédo de la Terre, ou la réflectivité, est ce que ces stratégies ciblent. Les albédos plus faibles capturent et retiennent le rayonnement solaire, les albédos plus élevés le réfléchissent.
Parlant en tant que géologue, nous avons vu les effets de refroidissement des grands incendies et des grands volcans dans les archives géologiques remontant à plusieurs millions d’années, donc nous savons que cela fonctionne, et comment cela fonctionne. Lorsque l’énorme volcan Krakatoa est entré en éruption en 1883, les milliards de tonnes de particules projetées dans la stratosphère ont fait chuter les températures mondiales d’environ deux degrés. Mais au fur et à mesure que les particules sont sorties de l’atmosphère au cours des années suivantes, l’effet a disparu.
Peu après l’éruption du Pinatubo (voir figure ci-dessus), une navette spatiale de la NASA a photographié ces… couches de particules de sulfate dans l’atmosphère, semblables à la façon dont apparaîtrait une géo-ingénierie solaire plus contrôlée.
NASA
Mais ces processus naturels sont incontrôlés et provoquent eux-mêmes, dans de nombreux cas, de très grands changements environnementaux négatifs. Bien sûr, les particules et les gaz qui sortent d’un volcan ne sont pas ceux que nous choisirions dans le cadre de la géo-ingénierie solaire.
Et c’est là tout l’intérêt de la recherche, explique le Dr Tom Ackerman du département des sciences atmosphériques de l’Université de Washington. Parce que nous avons étudié les grandes éruptions volcaniques comme le Krakatoa, le Tambora et le Pinatubo, il n’y a pas vraiment d’inconnues scientifiques fondamentales. Nous savons que les aérosols stratosphériques peuvent obtenir un refroidissement qui compense la moitié du réchauffement dû à un doublement des concentrations de CO2.
Il s’agit juste de trouver comment le faire efficacement sans causer d’autres problèmes.
En choisissant où libérer les aérosols, on pourrait créer une couche d’aérosols mondiale uniforme. Son épaisseur pourrait être modifiée selon les besoins – plus épaisse aux hautes latitudes ou dans un hémisphère ou l’autre – afin de façonner un résultat souhaité. Dans certaines limites.
Comme le décrit Keith, la géo-ingénierie solaire présente trois caractéristiques essentielles : elle est bon marché, rapide et imparfaite. Des estimations établies de longue date montrent que la géo-ingénierie solaire est au moins 100 fois moins chère que la réduction des émissions pour compenser la hausse de température mondiale prévue jusqu’en 2100.
Quelques grammes de particules dans la stratosphère peuvent compenser le forçage radiatif d’une tonne métrique de dioxyde de carbone atmosphérique. À environ 1 000 $ US la tonne métrique pour la livraison d’aérosols, cela représente peut-être un milliard de dollars par an, et non les billions de dollars qu’il faudra pour remplacer tous les combustibles fossiles par l’hydroélectricité, le nucléaire et les énergies renouvelables.
Et 50 à 100 millions de dollars par an pendant environ 10 ans, c’est tout ce qu’il faudrait pour faire la recherche nécessaire pour comprendre comment faire cela correctement. C’est à peine le coût d’un seul avion de chasse, pas grand-chose pour sauver la planète et la moitié des espèces qui s’y trouvent.
Ne pas financer ce programme de recherche, c’est comme être trop radin pour acheter de la crème solaire, tout en sachant que le cancer de la peau court dans votre famille.
Cette recherche répondra à beaucoup de choses, même aux questions éthiques de savoir si nous devons la faire du tout. Mais si vous ne faites pas la recherche dans les dix prochaines années, vous ne serez peut-être pas en mesure de mettre cela en œuvre correctement lorsque vous réaliserez que nous devons le faire rapidement. Et d’autres pourraient le faire de toute façon, sans le soin que nous pourrions montrer.
Les Chinois ont spécifiquement dit qu’ils feront exactement cela si les choses deviennent trop incontrôlables avec le réchauffement climatique. Et ils ont un programme de recherche robuste déjà en cours.
Comme le calcule Joseph Lassiter de Harvard, « En supposant que l’humanité continue à faire un ajout net de CO2 dans l’atmosphère chaque année pendant une décennie, et qu’une partie du bouclier d’aérosols sulfatés se dissipe chaque année, des injections continues de plus grandes quantités de sulfates seraient nécessaires chaque année afin de maintenir la concentration requise pour gérer la température de la terre. »
Par exemple, la première année, il faudrait environ 25 000 tonnes métriques de sulfates dispensées par 1 ou 2 avions pour compenser environ 50 % de l’augmentation du réchauffement de cette année-là. Pour maintenir cette réduction de 50 %, la deuxième année, il faudrait distribuer environ 50 000 tonnes de sulfates, et ainsi de suite chaque année à l’avenir. Après 10 ans, ce nombre atteindrait plus d’un million de tonnes de sulfates dispensés par 100 avions.
C’est encore peu. Et nous devrions enfin commencer à diminuer les émissions de carbone après 2030, en diminuant au cours des prochaines décennies jusqu’à ce que nous n’ayons plus besoin de la géoingénierie solaire.
Disons-le clairement – la géoingénierie solaire ne doit pas être faite, ou même envisagée, comme un remplacement de la réduction des émissions de carbone. C’est juste pour nous acheter les quelques décennies dont nous avons besoin pour réduire réellement les émissions à un niveau proche de zéro sans faire frire la planète.
C’est parce que la géo-ingénierie solaire ne peut pas éliminer tous les dommages causés par le réchauffement dû aux gaz à effet de serre, même si elle essayait de rétablir les températures moyennes mondiales aux niveaux préindustriels. Par rapport au réchauffement causé par les GES – qui piègent le rayonnement à ondes longues – les variables climatiques telles que la température et les précipitations réagissent différemment au refroidissement causé par la géo-ingénierie solaire qui reflète le rayonnement à ondes courtes.
Par exemple, si les températures étaient ramenées aux niveaux préindustriels par la géo-ingénierie solaire, le cycle de l’eau serait plus faible qu’il ne l’était dans les années 1700.
Un point important à retenir concernant la géo-ingénierie solaire est qu’elle est intrinsèquement autolimitée. Vous devez continuer à le faire continuellement jusqu’à ce qu’on arrive à maîtriser les émissions. Si vous arrêtez, l’effet disparaît en un an ou deux à mesure que les aérosols sortent de l’atmosphère, tout comme cela se produit quelques années après chaque énorme éruption volcanique.
Mais cela s’avère être une bonne chose. La géo-ingénierie solaire peut être ajustée facilement et relativement rapidement, voire inversée, si vous n’aimez pas les effets. Nous n’aurions pas à accepter une augmentation de la température de quelques degrés, nous pourrions la maintenir comme nous le souhaitons, voire nous refroidir un peu pour revenir à la situation d’il y a 100 ans.
Comme le dit Keith, « Parce que l’impact du carbone sur le réchauffement est plus ou moins éternel , tout ce que nous pouvons accomplir ce siècle en réduisant les émissions est d’arrêter d’aggraver le problème ». La géo-ingénierie solaire permet une issue plus optimiste. En combinaison avec les technologies visant à éliminer le carbone déjà présent dans l’atmosphère, elle permettrait à l’humanité de viser à rétablir le climat préindustriel au cours de deux vies humaines. »
Et nous disposons bel et bien de technologies pour éliminer et capturer le CO2 de l’atmosphère, de l’océan et des combustibles fossiles brûlés. Il faudra juste un certain temps pour qu’elles aient un impact global et pour décider où mettre le CO2.
Alors, que mettrions-nous dans l’atmosphère ? De nombreux matériaux ont été examinés, notamment l’alumine, la poussière de diamant et le tri-iodure de bismuth, le tout dans l’espoir de diminuer les effets secondaires indésirables comme l’appauvrissement de la couche d’ozone qui peut se produire avec le soufre.
J’aime les particules de carbonate de calcium, en gros du calcaire broyé ou des coquillages. Elles ne sont pas toxiques, ne semblent pas nuire à la couche d’ozone, et en tombant dans l’océan, elles contribueraient à atténuer un peu l’acidification des océans.
Les critiques s’inquiètent du fait que la géo-ingénierie solaire pourrait avoir des conséquences involontaires, comme le sulfate qui endommage la couche d’ozone, et que se concentrer sur ce type de réponse est une distraction par rapport à la meilleure réponse que constitue la diminution des émissions de carbone. Même les craintes d’une mauvaise utilisation militaire surgissent.
Mais ce sont les questions auxquelles répondrait un programme de recherche sérieux.
Peter Frumhoff, de l’Union of Concerned Scientists, a estimé que « le génie solaire est la réponse d’urgence au changement climatique. Nous devons l’avoir prêt mais nous espérons ne jamais l’utiliser. La médecine préventive est toujours meilleure.
Mais nous avons échoué sur le côté médecine préventive du réchauffement climatique. Se tenir à côté d’une victime d’accident aux urgences en disant qu’elle a besoin d’un meilleur régime alimentaire et de faire de l’exercice n’est pas utile.