« Le facteur 4 » : origine et pertinence

L'origine du facteur 4 : une décision européenne se voulant exemplaire

	L'Union Européenne s'est engagée à réduire ses émissions de GES (Gaz à Effet de Serre) de 15 à 30% en 2020 puis de 60 à 80% en 2050. La France a transposé cet engagement et s'est engagée à réduire ses émissions de 30% en 2020 puis de 75% en 2050, ce qui correspond à une division par  4 : c'est ce facteur 4, qui est assez bien médiatisé en France. L'objectif de réduction progressive porté par l'Union Européenne est justifié par une volonté de contribuer à limiter à +2°C le réchauffement climatique moyen du globe (c-à-d l'augmentation de température par rapport à l'ère pré-industrielle). Ce choix, qui peut paraître arbitraire (pourquoi pas 1 ou 3°C?), repose sur un examen approfondi des conséquences d'un réchauffement excessif à partir des projections d'évolution du climat fournies par le GIEC, projections ensuite déclinées pour le continent européen.
  
Pourquoi choisir cette valeur « butoir » de +2°C pour le réchauffement ?

		Les conséquences probables du réchauffement climatique ont déjà été listées dans le rapport du groupe de travail n°2 : « Impact, adaptation et vulnérabilité » du dernier rapport du GIEC. En fonction de la hausse de température (variée de 1 à 5 °C), les impacts sont répertoriés soit par secteur (disponibilité en eau, viabilité des écosystèmes, nourriture et agriculture, submersion des côtes, santé, etc), soit par aires géographiques ou continents ; la table SPM-1 de ce rapport présente une vue synoptique très éclairante de ces impacts en fonction de la température. Il n'est pas question ici de retranscrire les multiples impacts du réchauffement, très largement négatifs, mais on peut les synthétiser très schématiquement de la manière suivante :
- Pour quelques zones géographiques, peu peuplées, un réchauffement modéré (quelques degrés) apportera quelques avantages ; c'est le cas des hautes latitudes, auxquelles appartiennent quelques pays de l'Europe du Nord.
- Pour une fraction très majoritaire de la population humaine, les conséquences négatives- et souvent très pénalisantes - l'emporteront (et elles sont parfois déjà visibles), même pour un réchauffement modéré. C'est vrai pour presque tous les pays en développement ou émergents, et aussi pour l'Europe du Sud. L'amélioration attendue des rendements agricoles jusqu'à environ +2°C n'est plus acquise au-delà, notamment en raison de la modification du régime des précipitations.
- Pour l'Union Européenne, les rapports de l'Agence Européenne de l'Environnement, qui déclinent avec plus de finesse les prévisions mondiales du GIEC, sont aussi solidement étayées et très claires quant à l'impérieuse nécessité de limiter au maximum l'élévation de température à moins de 2°C. Il faut savoir que les prévisions déjà bien alarmistes du GIEC concernent l'élévation de la température moyenne globale ; or on sait que le réchauffement sera davantage marqué sur les continents (donc dans l'Union Européenne) que dans les océans.

	Ce qui est déjà acté pour ce 21ème siècle (les conditions initiales)

		Chacun sait que le réchauffement climatique est déjà effectif depuis le début de l'ère (ou « révolution ») industrielle, qu'on peut raisonnablement situer vers les années 1800-1850). Le 20ème siècle a déjà vu une augmentation  de la température moyenne du globe de 0,74°C . Pour l'Europe des 25, cette élévation est plutôt voisine de +1°C.  De plus, une augmentation supplémentaire de cette température moyenne globale de 0,6 °C est déjà actée (« engagée » selon la terminologie du GIEC (et « commitment » en anglais)) pour notre 21ème siècle en raison du cumul des  émissions de GES du passé ; autrement dit,  la teneur atmosphérique en CO2 (et autres gaz à effet de serre) qui était celle observée vers l'an 2000 (380 ppm en 2005)  induira mécaniquement une augmentation supplémentaire de la température moyenne globale de 0,6°C vers 2100 ; cet « engagement » est lié à deux caractéristiques propres à notre système climatique,  sur lesquelles on reviendra : une inertie des transferts (les échanges de matière et de chaleur) entre les compartiments de la biosphère : océans, atmosphère, végétations, etc  et une quasi-irréversibilité de certains tranferts. 
		 On voit qu'il existe peu de marge, donc peu de temps, pour ne pas dépasser les 2°C, conclusion qui est condensée par le message central du GIEC « il faut réagir dans les 10 ou 15 années suivantes ». Ceci sera explicité dans la suite.

La dynamique du cycle du carbone : inertie et quasi-irréversibilité
Les budgets
		Le CO2 qui a été rejeté massivement depuis 1850 dans l'atmosphère n'y est pas resté intégralement : 45% y est toujours présent, d'où le lent réchauffement global qu'on observe depuis lors, tandis que 30% a été absorbé par les océans et le reste par la biosphère terrestre (les forêts, par exemple). Le déséquilibre actuel résulte du fait que les présentes émissions, essentiellement celles de CO2, excèdent la capacité d'élimination du CO2 par les écosystèmes marins ou continentaux. S'agissant de ces derniers éléments (comme les océans et autres écosystèmes), qui « pompent » du CO2  dans l'atmosphère et le séquestrent, ainsi qualifiés de « puits » de carbone, le GIEC conclut qu'ils sont au maximum de leur vitesse d'extraction depuis des décennies.
Les temps de réaction 
		Le tranfert du CO2 atmosphérique vers l'océan ou la biosphère terrestre est gouverné par une cinétique complexe : on montre que 50% disparaît en 30 ans, 30 autres pour cent en quelques siècles, et les 20% restants en quelques millénaires. Pour au moins la moitié du budget de carbone, les longues durées nécessaires à son élimination de l'atmosphère sont la manifestation de la grande inertie du cycle du carbone ;  et  les milliers d'années nécessaires pour éliminer les 20%  ultimes témoignent aussi du caractère quasi-irréversible (du moins à l'échelle de quelques générations humaines) de la perturbation introduite par la civilisation industrielle actuelle. On ne saurait trop insister sur ce point : il n'y aura pas de retour en arrière, vers les conditions prévalant à l'ère pré-industrielle, avant plusieurs millénaires, sauf dans l'hypothèse totalement irréaliste d'un arrêt total de nos émissions de GES. 

Comment parvenir à freiner puis stopper le réchauffement ces prochaines années ?

		Puisque c'est l'accroissement de la concentration atmosphérique de CO2 qui provoque le réchauffement, il est clair qu'il faut parvenir à stabiliser cette concentration de CO2  donc sa source contrôlable et quantifiée : les émissions de CO2  dues à la combustion des hydrocarbures fossiles : charbon, pétrole et gaz naturel ; plus exactement, comme plusieurs GES autres que CO2 (par exemple le méthane : CH4) sont émis conjointement, on parle aussi de concentration (ou ppm) équivalente en CO2 (en eq CO2).
		 Les projections du GIEC ont donc consisté à établir le lien univoque qui existe entre le niveau de stabilisation en CO2 qu'on souhaite atteindre et la température moyenne du globe qui en résultera in fine, après un nouvel équilibre du système climatique ; il en résulte que les trajectoires des émissions (pour parler clair, la masse des émissions autorisées chaque décennie) se trouvent contraintes par la donnée du niveau  de stabilisation qui est visé. 
		D'une manière générale, on montre que les émissions doivent culminer rapidement, d'ici une ou deux décennies, puis décroître lentement.
		Ces projections du GIEC sont calées sur un état initial bien connu : l'année 2000, pour lequel la concentration de CO2 était de 380 ppm et la masse des émissons mondiales de carbone pour l'année de 7,1 gigatonnes (ou milliards de tonnes) de carbone : GtC (on a coutume de donner la masse de carbone plutôt que celle du CO2). Ces résultats, rassemblés dans le tableau suivant, nous donnent la température moyenne finale du globe ainsi que les contraintes  en fonction du niveau choisi de stabilisation (les fourchettes correspondent aux résultats des divers modèles considérés) :
- La période à laquelle les émissions doivent présenter leur pic avant de décroitre
- Le pourcentage de réduction des émissions à respecter en 2050 par rapport au niveau de celles de l'an 2000
- La température finale qui sera atteinte après stabilisation de la concentration atmosphérique en CO2.

 
Concentration finale visée de CO2
(en ppm CO2)	Concentration de GES équivalente
(en ppm eq CO2)	Année du pic des émissions	Variation de la masse des émissions en 2050 par rapport à 2000
(en pourcentage)	Réchauffement par rapport à la température pré-industrielle
(en °C)	
350 à 400	445 à  490	Avant 2015	-85 à -50 %	+2,2	
400 à 440	490 à 535	Avant 2020	-60 à -30 %	+2,6	
440 à 485	535 à 590	Entre 2010 et 2030	-30 à +5 %	+3	

		On voit que seule la gamme de concentrations de la première ligne, à savoir une concentration de moins de 400 ppm en CO2, satisfait l'objectif d'un réchauffement limité à  environ +2,2°C, ce qui implique de réussir à réduire d'au moins la moitié des émissions mondiales en 2050. En outre, comme le pic des émissions doit être observé avant 2015, une action immédiate est urgente ; encore une fois, c'est le message fort de la communauté scientifique : il faut amorcer, sans tarder, des réductions bien plus ambitieuses que celles du protocole de Kyoto (-5,2% en 2010 par rapport aux émissions de 1990). L'autre raison de faire l'effort le plus tôt possible est aussi  implicite dans les résultats des projections : puisque le cumul des émissions est le paramètre déterminant, un pic d'émission trop tardif nécessiterait une réduction trop rapide dans les dernières années avant 2050, ce qui est complètement irréaliste pour nos économies.
		
Implications pour les émissions de l'Union Europénne (et de la France)

		Pour fixer les idées, il est intéressant de calculer l'effort exigé pour chaque habitant ou chaque pays, en l'occurence l'Union Européenne. On rappelle plusieurs données :
-La masse des émissions : en 2000   : environ 7 GtC ; les chiffres correspondants sont, pour 1990  de  6,4 GtC et pour  2005 de 7,2 GtC ; on peut remarquer en passant qu'il s'agit d'une augmentation de 12 % en 15 ans, ce qui situe bien la difficulté de la tache à accomplir pour 2050.
-La masse des émissions annuelles du Français en 2000 : environ 2,2 tC, ce qui correspond grosso modo à la moyenne européenne.
-La population mondiale : 6 G habitants en 2000.
		Réduire les émissions mondiales de 50% en 2050 les amènerait donc à environ 3,5 GtC, autrement dit,  chaque habitant de la planète disposerait d'un quota annuel de carbone inférieur à 3,5/6  = environ 0,6 t, ce qui représente en gros une réduction d'un facteur 4 pour chaque habitant de l'Union Européenne. En réalité, puisque la population mondiale sera voisine de 9 G habitants en 2050, c'est plutôt d'un facteur 5 ou 6 dont il faudrait parler pour chaque Européen ((2,2/(3,5/9)= 5,7)

La dure réalité scientifique  : c'est davantage que d'un facteur 4 qu'il faudra réduire !

		Pour être tout à fait réaliste, il faut remarquer que l'effort à faire est encore très probablement largement sous-estimé pour l'Union Europénne, sans parler du cas extrême des Etats-Unis ; en effet, l'estimation grossière du facteur 4 ci-dessus est issue de plusieurs choix « optimistes » :
-le tableau ci-dessus indique que la réduction des émissions mondiales doit être très probablement supérieure à 50% (de 50 à 85%)
-les calculs du GIEC, qui datent d'avant 2006, sont basés sur l'estimation d'une sensibilité climatique de +3°C ; or, la plupart des observations récentes, qui sont autant d'indices d'une accélération du phénomène, suggèrent que ce paramètre pourrait avoir été sous-estimé, ce qui a pour conséquence directe que de plus fortes réductions d'émissions seraient nécessaires pour parvenir au même résultat d'une limitation  à 2°C ;
-Les puits de carbone, qui recueillent une partie du CO2 en excédent, verront leur efficacité décroître par suite de l'élévation de température.

Conclusions 

1)	Le « facteur 4 » n'est pas mentionné directement par le GIEC, qui est un aéropage de plusieurs centaines de scientifiques ; le GIEC reste dans son rôle : il s'est borné à prédire les impacts de divers scénarios d' émissions de GES, dont certains sont catastrophiques pour la survie de l'humanité  ;  il montre aussi que les pistes d'action sont uniques, contraignantes et urgentes ; mais c'est aux peuples  à mandater leurs responsables politiques pour mettre courageusement en oeuvre les solutions ; pour une fois, le noble adage « gouverner c'est prévoir » est parfaitement adapté à la situation.
2)	L'union européenne est à nouveau (et c'était déjà le cas pour le protocole de Kyoto) en pointe sur cette problématique, en particulier pour la préparation de la future conférence de Copenhague (en 2009), qui doit programmer l'après Kyoto, sur la base du dernier rapport du GIEC. 
3)	Il est absolument évident, hors de toute idéologie, qu'il n'y aura pas de salut sans la mise en oeuvre d'une régulation mondiale dans le domaine de la lutte contre le réchauffement climatique.

Synthèse préparée par Pascal Devolder
33, allée de la crémaillère 59650 Villeneuve d'Ascq
Directeur de Recherche honoraire au CNRS
membre de l'APPA (Association pour la Prévention de la Pollution Atmosphérique)