Thread by @valmasdel

🔹Méthane et climat🔹, volet III

Comment peut-on comparer l’effet sur le climat de gaz à effet de serre qui ont différentes durées de vie dans l’atmosphère après avoir été émis ?

Toujours sur la base du rapport du GIEC de 2021,
dispo ici : ipcc.ch/report/ar6/wg1/
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Attention, ce fil va aborder les métriques qui sont utilisées pour agglomérer l'effet de différents gaz (avec des caractéristiques différentes) dans un seul indicateur (type CO2-équivalent), parfois un peu technique...
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Chaque pays, au sein de la Convention Cadre des Nations Unies sur le Changement Climatique @UNFCCC fournit un inventaire de ses émissions de gaz à effet de serre, gaz par gaz
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Dans le cadre des règles d’application de l’Accord de Paris @UNFCCC, les pays ont choisi d’utiliser une métrique, le pouvoir de réchauffement global sur 100 ans (PRG 100), pour agglomérer émissions / éliminations de différents gaz.
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Par exemple, les contributions déterminées nationalement (engagements) à horizon 2025-2030, peuvent être exprimées en CO2-équivalent (PRG 100) et pas nécessairement gaz par gaz.
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Le PRG100 avait aussi été choisi comme métrique pour le Protocole de Kyoto par l'@UNFCCC, s'appuyant sur les quantifications du rapport du GIEC de 2014 sur l'évaluation du forçage radiatif (qui avait examiné le PRG sur 20, 100, 500 ans)
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Le potentiel de réchauffement global (PRG) est défini comme le forçage radiatif cumulé entre le présent et un certain horizon temporal futur (20, 100, 500 ans…) dû à une unité de masse de gaz émis aujourd’hui, par rapport à un gaz de référence (ici le CO2).
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L'accumulation de chaleur dans le système climatique qui conduit au réchauffement planétaire et toutes ses conséquences, résulte de l'effet cumulatif du forçage radiatif, et de la réponse du système climatique à celui-ci (8/...)

Calculer le PRG demande de connaître le devenir d’un gaz émis (ex : durée de vie dans l’atmosphère) et le forçage radiatif associé à la quantité restant dans l’atmosphère.
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Le choix de l’horizon temporel dépend de considérations politiques, l'attention portée au court, moyen et long-terme sur les conséquences d'émissions (ou les bénéfices à les réduire).
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L'étude du cycle global du carbone a montré depuis très longtemps qu’une injection de CO2 dans l’atmosphère aurait un effet à très long terme (> 200 ans), comme mentionné explicitement dans le premier rapport du GIEC de 1992.
Source : ipcc.ch/report/ar1/wg1/
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Ces connaissances sur les multiples temps de résidence d'un excès de CO2 émis dans l'atmosphère se sont affinées, avec une fraction résiduelle dans l'atmosphère estimée à 15 à 40% sur 1000 ans, selon le total émis...

Source, chapitre 6, ipcc.ch/report/AR5/WG1
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Evaluer le PRG sur 20, 100, 500 ans n’est pas lié à une hypothèse sur la durée de vie du CO2, mais à différents horizons choisis pour examiner les effets climatiques d'un gaz par rapport à celui de la même unité de CO2 émis.
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Les calculs de PRG sont faits à partir d’une certaine composition atmosphérique. Quand la concentration de CO2 augmente, cela diminue le forçage radiatif des émissions successives de CO2, et donc augmente le PRG des autres gaz, par rapport au CO2…
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Pour le méthane, les effets directs et indirectes sont pris en compte dans l’évaluation du PRG-100 (par exemple, la formation d’ozone troposphérique, et la formation de vapeur d’eau dans la stratosphère).
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Voici la réactualisation de l'évaluation de différentes métriques (PRG = GWP en 🇬🇧, mais aussi cumulative global temperature potential (C-GTP), en 2021.
Chapitre 7 du rapport GIEC 2021, Table 7.15
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Les métriques d’émissions ont des valeurs très légèrement plus basses pour le méthane biogénique (puisque le méthane issu de sources fossiles ajoute après oxydation du CO2 dans l'atmosphère).
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Si vous voulez en savoir plus, voici l’un des articles ayant conduit à cette prise en compte, iopscience.iop.org/article/10.108…
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Différentes métriques quantifient les changements impliqués par un pulse d’émissions de gaz à effet de serre : forçage radiatif instantané, ou énergie accumulée, ou température de surface globale, ou niveau de la mer global à un certain moment après l’émission.
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Ces métriques peuvent être pertinentes vis-à-vis d’objectifs comme un niveau de réchauffement ou de niveau des mers à ne pas dépasser à un moment donné (par exemple, en 2100).
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Les métriques comme le potentiel de réchauffement global absolu donnent une indication de l’effet intégré des émissions
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L’effet des gaz à effet de serre à courte durée de vie est proportionnellement plus important (par rapport au CO2) pour le niveau de la mer, que pour la température, et que pour le forçage radiatif.
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Des métriques intégrées sur un horizon court donnent bien sûr toujours un poids plus élevé aux composés à courte durée de vie
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Si l'on veut stabiliser le réchauffement largement sous 2°C, d'ici 2050 par exemple, alors la question du choix de l'horizon temporel des métriques utilisées pour comparer les émissions de différents gaz se pose
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Depuis le 5ème rapport du GIEC (2013), de nouveaux développements de métriques ont émergé, pour prendre en compte les différences entre composés à courte et longue durée de vie (par exemple par rapport à un cumul d’émissions de CO2), dans ce type de trajectoires <2°C.
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Le potentiel de température globale combiné, permet de comparer un changement de taux d’émission (en kg/an) de gaz à effet de serre à courte durée de vie, à un pulse d’émissions ou un changement d’émissions cumulées de CO2 (en kg).
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Pour être cohérent avec les 2 conditions pour stabiliser le réchauffement (cumul CO2 à net zéro et baisse du forçage radiatif non-CO2) (voir le fil, « méthane et climat II) »,
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de nouvelles métriques ont été proposées, comme le PRG* (en anglais, GWP*) qui prend en compte le changement d’émissions des composés de courte durée de vie au cours des précédents 20 ans, exprimées en équivalent – émissions cumulées de CO2.
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Une approche de type PRG-100 fonctionne correctement pour des émissions qui augmentent, et approxime correctement les dommages correspondants.
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une approche de type CGTP ou PRG* (en équivalent émissions cumulées de CO2) peut mieux refléter la réponse de la température de surface globale résultat de différentes trajectoires (baisses d'émissions)
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Les rapports du GIEC ne font pas de recommandation sur le choix des métriques, parce que cela dépend de l’objectif pour lequel se fait cette comparaison de différents facteurs. C'est explicitement écrit!
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Le choix de la métrique va dépendre des aspects jugés importants pour une application donnée, pour une partie prenante, et selon les horizons temporels considérés.
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L’article 4 de l’accord de Paris vise à « atteindre un équilibre entre les émissions anthropiques de gaz à effet de serre par des sources et les éliminations par des puits de gaz à effet de serre dans la seconde moitié de ce siècle » (pour stabiliser le réchauffement)
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La manière d’interpréter ces termes, et le choix approprié de métriques correspondant à «des émissions net zéro » est un domaine de recherche actif.
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Dans le rapport AR6 du GIEC, atteindre des émissions de CO2 nettes égales à zéro décrit une situation où les émissions anthropiques de CO2 sont composées par les éliminations anthropiques de CO2, à l’échelle planétaire (neutralité carbone).
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C’est une condition géophysique nécessaire pour stabiliser l’évolution de la température résultant des émissions de CO2.
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C’est différent du fait d’estimer une atteindre des émissions tous gaz à effet de serre à net zéro.
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La neutralité vis-à-vis de tous les gaz à effet de serre décrit une situation où les émissions anthropiques de gaz à effet de serre (pondérées par une certaine métrique) sont compensées par des éliminations anthropiques de gaz à effet de serre pondérées de la même manière.
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Pour une trajectoire donnée d’émissions de différents gaz à effet de serre, ce sont les trajectoires d’émissions de chaque gaz individuel qui vont physiquement déterminer la réponse du système climatique en réponse au forçage radiatif associé.
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Mais le moment dans le temps où le net zéro « tous gaz » est calculé dépend du choix de la métrique utilisée pour calculer les émissions et éliminations aggrégées de différents gaz à effet de serre.
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Par ailleurs, en prenant une métrique de type PRG-100, des émissions de GES nettes zéro conduiraient à une diminution de la température globale de surface, après un pic.
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En prenant une métrique de type PRG* ou CGTP, atteindre des émissions de GES nettes zéro conduirait à une stabilisation de la température globale de surface (comme pour des émissions de CO2 à net zéro pour l'effet CO2 seul.
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Le choix des métriques concerne aussi d’autres enjeux : les coûts d’atténuation, les analyses en cycle de vie, avec des jugements de valeurs inhérents aux tentatives d’aggréger des facteurs associés à différentes échelles de temps dans un seul indicateur.
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Le rapport du GIEC 2021 souligne explicitement l'ensemble de ces considérations (chapitre 7, encadré "métriques") avec bien sûr des dimensions d'éthique et d'équité dans le choix d'une métrique.
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Il conclut que si les conclusions d’analyse en cycle de vie sont sensibles au choix de la métrique d’émissions (type de métrique, horizon temporel), les résultats doivent être communiqués très prudemment, en expliquant ces différences et leurs causes,
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pour guider les utilisateurs vis-à-vis de la pertinence d’une métrique donnée par rapport à d’autres, pour des utilisations spécifiques, autres que ceux que l’utilisateur final pourrait avoir en tête.
Voir aussi : hal-sfo.ccsd.cnrs.fr/INRA/hal-01587…
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Quelle que soit la métrique, pour en revenir au méthane, ce n’est pas parce qu’il a une durée de vie courte qu’il n’est pas essentiel de réduire ses émissions pour pouvoir limiter le réchauffement largement en-dessous de 2°C (objectif de l’accord de Paris).
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Chaque tonne de méthane émise induit un réchauffement et des dommages climatiques qui n’aurait pas eu lieu si elle n’avait pas été émise
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Même après 200 ans, l’émission d’une tonne de méthane réchauffe davantage le climat qu’une tonne de CO2 – heureusement que nous émettons des quantités bien moindres de méthane que de CO2 !
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Comme le méthane a une durée de vie courte, le réchauffement à venir du méthane dépendra presque entièrement du taux d’émissions de méthane, sur lesquelles nous pouvons agir
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Si on agit sur ses émissions, alors l’effet sur la concentration est rapide, et son effet sur le climat pourrait décroître relativement rapidement, à hauteur de quelques dixièmes de °C (et chaque fraction de réchauffement compte)
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Pour en revenir aux métriques, certaines études suggèrent que le PRG est relativement correct pour estimer les dommages dûs à l'émission d'une tonne de méthane / CO2, ...
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Si les émissions de gaz à effet de serre sont pondérées par leur PRG (avec différents horizons), cela peut donner un résultat assez proche de trajectoires de réductions à moindre coût permettant de limiter le réchauffement <<2°C
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Ces éléments, qui n’étaient pas connus au moment où @UNFCCC avait initialement choisi la métrique PRG100, montrent qu’il peut y avoir une pertinence à continuer à utiliser ce type de métrique en matière d’atténuation
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Il y a aussi des limites à l'utilisation d'une métrique comme le PRG*, qui ne prend en compte que la tendance sur 20 ans des émissions de méthane, et pas les émissions absolues
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Ce type de métrique donne peu de poids à des émissions constantes de méthane. Faisons une analogie pour en comprendre les limites ....
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Quelqu'un boit 1 bouteille de whisky chaque matin.
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Avec une métrique de type PRG*, cette personne pourrait prétendre être "neutre en alcool", puisque la tendance de sa consommation est zéro (même dose chaque jour).
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Cela ne nous dirait rien vis-à-vis de l'effet de cette consommation chronique d'alcool sur sa santé, sa capacité de travail et de conduite, sa vie de famille, et donc sur les risques induits pour cette personne, ses proches, la société.
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Cela illustre de manière caricaturale les limites à ne prendre en compte que des changements d'émissions
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L'utilisation de métriques de type PRG* pose des questions d'éthique et de justice, en "récompensant" ceux qui ont les émissions récentes les plus élevées et stables de méthane (en valorisant une diminution sans tenir compte du niveau absolu)
iopscience.iop.org/article/10.108…
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📢 A retenir :
1. Chaque type de métrique utilisée pour agglomérer différents gaz présente différents intérêts, limitations, et des questions éthiques dont il est important d'être conscient dans les choix de mise en oeuvre.

2. Il faut être prudent par rapport à l'utilisation de ces métriques "aggrégées", et ne pas les utiliser pour faire croire qu'il ne serait pas important de réduire les émissions de méthane.
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3. Quelle que soit la source des émissions de méthane résultant des activités humaines, chaque tonne émise contribue au réchauffement, et réduire les émissions de méthane dans le monde fait partie des enjeux pour parvenir à limiter celui-ci largement sous 2°C.

- FIN VOLET III