Une étude sur le «budget carbone» a beaucoup fait parler d’elle récemment. Parce qu’elle revoit à la hausse la quantité de CO2 qui peut encore être libérée avant d’atteindre un réchauffement de 1,5°C au-dessus des niveaux préindustriels. D’après cet article, l’objectif le plus ambitieux de l’Accord de Paris sera certes difficile à tenir mais pas impossible. La méthode soulève cependant des questions et nous donne l’occasion d’examiner de plus près cette affaire de budget carbone.
Dans la presse comme au sein de la communauté scientifique, une étude de Millar et al. a fait l’objet de nombreux commentaires depuis sa publication le 18 septembre 2017. Elle a été d’abord été présentée par certains médias comme une sérieuse remise en cause des modèles utilisés par le Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC). Mais l’étude a aussi été très critiquée par des climatologues de renom pour des questions de méthode. Les auteurs eux-mêmes ont d’ailleurs multiplié les interventions médiatiques pour tenter de s’expliquer.
Mais de quoi s’agit-il au juste ? Pour résumer, l’article publié dans Nature Geoscience affirme que la planète a une marge d’environ 20 ans avant de dépenser le budget carbone qui la mènera à +1,5°C. Ce qui est plutôt une bonne nouvelle. C’est plus du double de ce qui était supposé jusqu’à présent avec les niveaux actuels d’émissions de CO2.
D’après la nouvelle étude, le budget carbone compatible avec 1,5°C de réchauffement est d’environ 200-240 millards de tonnes de carbone (GtC, ou 730-880Gt CO2) à compter de 2015.
Le niveau de température pour 2015 est estimé par les auteurs à +0,93°C au-dessus de la moyenne du 19ème siècle. Il reste donc une marge de 0,6°C.
Ces estimations du budget restant se distinguent assez nettement de celles du Cinquième rapport d’évaluation du Groupe intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC/AR5).
Quelle méthode était présentée dans l’AR5 ? Calculer un budget de 1,5°C pour les émissions de carbone à partir de 1870 puis soustraire les émissions cumulatives historiques estimées à ce jour, pour estimer le budget restant. Le budget 1,5°C total était de 615 GtC. Environ 545 GtC ont déjà été émises entre 1870 et 2015. Il ne resterait donc que 70 GtC, soit sept années d’émissions actuelles.
Au lieu de cela, Millar et al. a choisi d’estimer les émissions cumulatives et les variations de température par rapport à la décennie actuelle.
Cette dernière méthode semble à priori intéressante puisqu’elle prend en compte les derniers relevés de température et le niveau réel de carbone accumulé. On pourrait donc penser qu’elle est davantage ancrée dans la réalité.
Les scientifiques ont bien précisé après coup que leur étude ne consistait pas en une remise en cause des modèles. « Il n’y a rien dans notre document qui interroge les sciences climatiques fondamentales ou affecte l’une quelconque des sciences concernant les impacts et les risques climatiques » ont-ils dit sur le site Carbon Brief.
Mais quel est le problème alors ?
La différence fondamentale tient aux estimations modélisées et observées du climat actuel par rapport à l’état du cycle du carbone.
Les émissions cumulatives dans environ la moitié des modèles n’atteignent pas 545 GtC avant 2020, un niveau atteint en 2015 dans la réalité. Au moment où les émissions cumulatives de CO2 atteignent dans les modèles le niveau réellement relevé en 2015, les températures estimées sont de 0,3° C plus élevées que les observations. « C’est ce niveau de réchauffement pour un niveau donné d’émissions cumulatives, et non un réchauffement à une date donnée qui est pertinent pour le calcul des budgets de carbone » disent les auteurs.
Millar et al. estime que la hausse de température globale par rapport à la période préindustrielle, telle que définie au moment de la rédaction de l’Accord de Paris, était de 0,93°C en 2015. Les auteurs ont sélectionné comme période de référence 1861-1880 pour la cohérence avec les calculs de budget de carbone AR5.
Donc, le point principal de l’article est la comparaison entre les émissions cumulées de carbone. Les modèles prévoient que le niveau réellement observé en 2015 ne sera atteint qu’en 2020. Avec des températures plus élevées de 0,3°C. Dans les modèles, l’écart de température entre le niveau 2015 et le budget 615 GtC est donc plus important.
En recalibrant les modèles par rapport aux émissions et températures réelles, on obtient un budget carbone de 20 ans au lieu de 7 ans pour l’objectif 1,5°C.
Source : Millar et al
On peut refaire le calcul avec le tableau ci-dessus issus des modèles CMIP5 du GIEC. Le réchauffement en 2015 est de 0,93°C, d’après Millar et al. Prenons le tableau 2 basé sur le scénario RCP 2.6. Pour obtenir 1,5°C, il faut ajouter 0,6°C. Cela correspond à un budget carbone de 242 Gt de carbone (66% de chances).
Le point déterminant de l’étude est sans doute le niveau de température retenu pour 2015, +0,93% au-dessus de la période préindustrielle (Millar et al al. a retenu 1861-1880). Il s’agit des données de HadCRUT4 auxquelles on a enlevé la part représentant la variabilité naturelle. Sans cela, le niveau retenu aurait été de +1,05°C. Les auteurs ont voulu ôter l’influence d’El Nino.
La principale critique que l’on peut formuler est le choix des données HadCRUt4 comme températures de référence. HadCRUT4 ne couvre pas toute la surface de la planète. Les régions polaires ne sont pas prises en compte. Or, on sait que l’Arctique est la région qui s’est le plus réchauffée depuis une cinquantaine d’années.
D’autres organismes comme la NASA ou Berkeley Earth couvrent la totalité du globe. La NASA a relevé en 2015 une anomalie de +1,10°C au-dessus de la période 1880-1899. En 2016, ce niveau a même été porté à +1,23°C et en 2017 nous en sommes pour le moment à +1,16°C, d’après la NASA.
Utilisons maintenant les tous derniers chiffres de la NASA pour évaluer la méthode de Millar et al.
Si nous prenons comme base 2016 (année El Nino) et 2017 (année neutre), la moyenne avoisine 1,2°C. Le différentiel avec 1,5°C tombe à 0,3°C. Le budget carbone, si l’on se réfère au tableau du GIEC cité précédemment, est de 106 GtC. Nous voilà beaucoup plus proches de ce qui avait été estimé précédemment, à savoir 70 GtC. Sur 2015, le Global Carbon Project a comptabilisé 11,2 GtC. La concentration de CO2 augmente sans interruption depuis le début des mesures.
Concentration de CO2 à Mauna Loa. Source : NOAA.
D’après une étude publiée en mai 2017 par des scientifiques de l’Université de Melbourne, la température mondiale pourrait dépasser la barre des 1,5 °C dès 2026 si un mode de variabilité naturelle connu sous le nom d’Interdecadal Pacific Oscillation (IPO) passe à une phase positive.
Si l’IPO reste dans une phase négative, le franchissement sera reporté de 5 ans : l’étude annonce que nous verrons probablement les températures globales dépasser le seuil de +1,5 ° C en 2031.
Projections de températures en fonction de l’IPO. Source : Ben Henley et al. (2017).
D’après les scientifiques de Melbourne, la planète franchirait ensuite le seuil des +2°C vers 2040 avec un scénario tablant sur de fortes émissions de CO2 (RCP 8.5) ou en 2050 avec un scénario modéré d’émissions (RCP 4.5). Les 3°C seraient pour 2060 avec RCP8.5, ou pour 2100 avec RCP4.5.
Millar et al. a choisi d’enlever la variabilité naturelle mais les prochaines années être marquées par un rythme de réchauffement plus rapide s’enclenche avec une IPO positive. Le début du XXI siècle a été marqué par une IPO négative. 2015 a été dopée par un réchauffement du Pacifique avec des conditions El Nino mais une variation de plus long terme comme l’IPO peut produire une accélération du rythme du réchauffement sur plusieurs années. En ce sens, 2015 ne représente pas nécessairement un pic.
Sur un mois, la planète a déjà connu +1,62°C au-dessus de la période préindustrielle, d’après la NASA. C’était en février 2016. Avec plus de 10 milliards de tonnes de carbone émises chaque année, il semble difficile de croire que le seuil de 1,5°C en année pleine ne sera pas franchi avant 20 ans.
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Il faut que je vérifie si, dans l’étude qui calcul l’index de réchauffement anthropique en éliminant la variabilité naturelle, les longues phases positives et négatives de l’IPO sont prises en compte. La planète se réchauffe et se refroidit ponctuellement sous l’influence du ballet el niño/la niña, c’est entendu; mais si les auteurs n’ont pas pris en compte le refroidissement décennal dû à la phase négative de l’IPO, entre 1998 et 2013, ils peuvent tout aussi bien sous-estimer la part anthropique de plusieurs dixièmes de degrés. Or, ça change tout…
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Bon, je n’ai pas accès à leur méthode (c’est payant), mais l’article est disponible en ligne sur nature, voilà la ref: Otto, F. E. L., Frame, D. J., Otto, A. & Allen, M. R. Embracing uncertainty in climate change policy. Nat. Clim. Change 5, 917–920 (2015).
C’est dans cette étude qu’a été établi l’index qui donne 0,93°C de réchauffement dû à l’Humain en 2015.
Dans leur article, il est indiqué que l’index de réchauffement anthropique est calculé année par année, uniquement sur la base des relevés de température et des séries disponibles du forçage radiatif. Cela signifie que, fatalement, leur calcul dépend de la variabilité naturelle dont il est question de s’affranchir, ce qui pose problème d’emblée. Les auteurs précisent d’ailleurs que « le taux d’augmentation [de l’index] décroît légèrement après 2000 en réponse au hiatus observé dans le réchauffement, mais suffisamment lentement pour que ça ne compromette pas l’utilisation de l’index ». Le problème est alors de savoir si cette dernière affirmation est pertinente, car leur index ne varie pas linéairement au cours du temps, comme on le voit sur leur figure. Comment savoir alors si, sans IPO négative, l’index calculé eû été différent de celui obtenu? Et de combien? L’étude ne permet pas de le savoir. La seule chose certaine, c’est que leur calcul dépend en partie des conditions observées.
J’ai cherché si leur index n’avait pas été calculé pour l’année 2016, histoire de voir ce que ça donne; mais je n’ai pas trouvé. De toute façon, ça ne donnerais pas grand-chose: j’ai cru comprendre que le résultat est lissé sur plusieurs années, ce qui serait logique dans l’optique de se débarrasser de la variabilité naturelle; mais cela signifie que ce hiatus va tirer les calculs vers le bas pendant encore plusieurs années, sans lien avec l’évolution récente. De même qu’une IPO positive tirerait les résultats vers le haut.
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Si tu avais été un des reviewers du papier, Maignial, tu l’aurais accepté ???
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Il m’est bien difficile de répondre à cette question, car je suis étudiant biologiste et non climatologue. Mais leur méthode de calcul, pour le peu qu’ils en disent dans le papier, me semble être en contradiction avec le sujet d’étude. C’est quand même embêtant d’un point de vue scientifique… Pourtant, les chercheurs de l’article dont parle Johan s’en sont servi pour leurs propres travaux. Peut-être cet index est-il accepté faute de mieux.
Il faudrait voir les discussions de la communauté des climatologues à ce sujet, pour mieux comprendre.
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Petite question : un climatologue, c’est quoi au juste ? Un généraliste ? un spécialiste ? un spécialiste de tout comme une sorte de géologue + glaciologue + biologiste + botaniste + océanologue + sédimentologue + astronome + etc… ? (dans ce cas le gars est hyper-balèze quand même…).
Il y a des « climatologues » avec un diplôme officiel, comme ORL ou cardiologue ou que sais-je en médecine par exemple ?
C’est juste pour mon info.
Merci.
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Bien souvent, c’est bac+5 dans les sciences de la terre. Il suffit de regarder ce qu’il y a dans la définition de la climatologie sur wikipedia. Ce n’est pas une discipline qui s’arrête à l’actualité du réchauffement, tout comme la cardiologie qui ne s’arrêterai pas aux problèmes cardiovasculaires liés au tabagisme. Et pour les diplômes, il y a toujours le site de l’onisep ou bien celui de l’enm.
Sinon oui, certaines sciences requièrent effectivement beaucoup de connaissances, même si elles sont plus générales que d’autres filières.
Ceci dit, je reste très circonspect lorsqu’il s’agit de calculs autour d’un modèle aussi perfectible qui soit, privillégiant plus les observations.
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Cardiologue pour reprendre cet exemple, c’est bac+11 ( http://www.imaginetonfutur.com/cardiologue.html )
Bac+5 c’est « simplement » ingénieur, et on est ingénieur dans telle ou telle spécialité, mais pas en tout.
Je ne suis pas sûr du tout que climatologue, cela existe. En 5 ans on ne peut pas maîtriser toutes les spécialités à la fois, telles la géologie, la botanique, l’océanologie, l’étude des sédiments, la chimie, l’astronomie, la météorologie, les mathématiques, la géophysique, la vulcanologie, et j’en passe très certainement et des meilleures.
Bref la « climatologie » ne me paraît pas être une science à part entière, mais un assemblage de sciences qui touchent au climat.
Il n’est donc pas étonnant que des grands spécialistes s’écharpent sur le réchauffement anthropique.
Par contre, que ceux qui font la loi en quelque sorte, pour le monde entier (ou du moins ils essaient, ou font semblant…) sur la base de modèles qu’ils ont eux-même élaborés et se plantent, ça, ça pourrait être extrêmement gênant.
On en a encore pour quelques petites années pour savoir si les mesures divergent franchement des modèles.
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Les scientifiques auteurs des études dont nous parlons ont quasiment tous des PhD, l’équivalent du doctorat. C’est le plus haut niveau de diplôme au niveau international. James Hansen a un PhD en physique, Gavin Schmidt en maths, Richard Alley est glaciologue. Certains sont plus spécialisés climat : Jennifer Francis a un PhD en sciences atmosphériques. Kevin Trenberth est docteur en sciences en météorologie, il me semble que c’est un peu un super PhD issu du MIT. Le PhD se termine par une thèse et vient compléter des études de Bachelor (licence), et de Master. C’est donc du bac +8 minimum. Michael Mann est un vrai cador : il a des PhD en physique, géologie et géophysique. Il a terminé ses études à 33 ans.
Ajoutons que vu la complexité du système climatique, la recherche est souvent le fruit d’un collaboration entre différentes spécialités.
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Bac+5 est plutôt le master, la maîtrise dans le cycle universitaire. Et tous les cardiologues ne publient pas.
3% qui s’écharpent… à trouver audience plus que les autres, pourquoi seraient-il effectivement plus crédibles. Ils (tous) ne font pas la « loi », bien souvent les sujets de recherche, comme partout dans le monde, sont proposés, orientés, diligentés, commandé, donc l’exploitation médiatique puis politique qui en découle ne leur appartient absolument pas. Que vous y soyez plus sensible ou non.
Réjouissez-vous donc, sur une science qui étudie des phénomènes se produisant sur une période au-delà d’une vie humaine, vous avez donc tout le reste de votre vie non pas pour savoir, mais pour constater que les mesures divergent du modèle en vogue et venir râler votre foi en l’avenir à qui veut l’entendre. 🙂
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Euh… pour Michael Mann, tout cador qu’il est, il a quand même pondu la célèbre courbe de température en forme de crosse de hockey plus que contestable et d’ailleurs largement contestée et même retirée du dernier rapport du GIEC. Aussi, il s’est jeté sur les derniers cyclones dans l’Atlantique en les imputant directement au réchauffement, ce qui est là aussi hautement contesté par beaucoup de monde (comme si on découvrait des cat.5 pour la première fois dans l’Atlantique…). Balèze, c’est probable, honnête c’est une autre histoire à mes yeux.
Bref, il n’y a pas de « climatologue avec la science infuse », mais des scientifiques dans différents domaines qui effectivement travaillent ensemble.
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Pour l’instant, les faits sont peu contestés : ce n’est pas une année dans la moyenne et ce n’est pas non plus dans la continuité des 12 années précédentes. Depuis les années 20, deux tiers des catégories 5 se sont formés en un peu moins de 80 ans, tandis que le dernier tiers à eu lieu approximativement durant les 2 dernières décennies. Et on se demande bien que est ce « beaucoup de monde » car la plupart des climatologues s’accordent en raison de la température de surface des océans – qui, rapellons-le, absorbent 93% de la chaleur en surplus dus aux GES – à une hausse de fréquence et/ou de puissance de ces phénomènes.
@Johan, je ne connaissais pas cet indicateur : ACE.
https://www.washingtonpost.com/news/capital-weather-gang/wp/2017/09/26/september-is-the-most-energetic-month-for-hurricanes-ever-recorded-in-the-atlantic/
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Je connais cet indice. Tu as ce très bon lien si ça t’intéresse https://www.wunderground.com/hurricane/accumulated_cyclone_energy.asp
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Bonjour Johan, et merci pour le lien.
Sur un autre sujet, lorsque je n’ai de cesse de soutenir que la biosphère a également un rôle important (si ce n’est peut-être le plus important in fine), le programme OCO2 commence à porter ses fruits et permet de quantifier l’impact de celle-ci.
https://phys.org/news/2017-10-huge-spike-global-carbon-emissions.html
https://news.mongabay.com/2017/10/record-amazon-fires-stun-scientists-sign-of-sick-degraded-forests/
(je n’ai pas cherché mais il semble que l’Angola, la Zambie et la RDC ne sont pas en reste mais probablement plus en raison d’une extension de l’agriculture)
Il est donc fort possible qu’il y ait de nouvelles corrections à venir sur la prévision du budget. Renforçant les craintes que j’avais dans cet article : https://global-climat.com/2017/05/08/les-15c-scelles-des-2020/
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Plus on approchera de la date fatidique, plus tout ce beau monde sera d’accord sans ouvrir les yeux pour autant…
Mais quand enfin ils les ouvriront, il sera trop tard.
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Bonjour Johan,
À propos de révision du budget carbone, au passage de la lecture sur l’extinction très probable d’un argument sceptique sur la régulation par les nuages* (https://www.theguardian.com/environment/climate-consensus-97-per-cent/2017/dec/18/scientists-have-beaten-down-the-best-climate-denial-argument), il est possible qu’il soit à réduire d’après le fait que les modèles qui répondent le mieux aux observations soient ceux qui seraient les plus « pessimistes ».
https://patricktbrown.org/2017/11/29/greater-future-global-warming-inferred-from-earths-recent-energy-budget/
*J’adore observer les nuages (et en prendre quelques tof pour les travailler), si un lecteur à de très bonnes adresses un peu comme la https://cloudappreciationsociety.org , ou bien vers des portfolios de photographes passionnés par ce sujet, je prends volontiers. 🙂
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Bonsoir,
Merci Ghtuz. J’avais lu aussi le résumé de cette étude intéressante sur les nuages.
Pour ce qui est des photos, je n’ai rien à conseiller, désolé.
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Bonjour Johan,
La limite du budget carbone va peut-être être à nouveau révisé :
https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1748-9326/aafe28
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Bonjour Ghtuz,
Merci pour le lien, je vais regarder.
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