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  • Judith Biernaux

De la poussière pour réduire la lumière du Soleil

Une expérience proposée par une équipe de l'Université de Harvard s'est vu attribuer ce 30 juillet dernier un comité de gouvernance. Pourquoi une expérience scientifique devrait-elle être encadrée par un tel comité ?



Le nuage de cendres qui accompagnait l'éruption du Pinatubo en 1991. Image : US Geological Survey.

La revue Nature a publié cet été un communiqué indiquant qu'un panel de huit personnes, experts en sciences de la Terre, de l'environnement, et en droit climatique, a été réuni pour superviser l'expérience SCoPEx. Cet acronyme signifie "Stratospheric Controlled Perturbation Experiment", soit "Expérience de perturbation stratosphérique contrôlée". L'idée est simple : lâcher dans l'atmosphère terrestre une petite quantité de poussières, et observer son comportement. La motivation : ni plus ni moins que contrer le réchauffement climatique.


Inspirée d'une éruption volcanique


Les particules répandues dans l'atmosphère réfléchiraient une partie des rayons du Soleil vers l'espace. La surface terrestre, ainsi débarrassée d'une partie de la chaleur du Soleil, refroidirait. Ce genre de phénomène est parfois observé dans la nature lors d'éruptions volcaniques. Par exemple, l'éruption du Pinatubo en 1991 a projeté au-dessus des Philippines plusieurs millions de tonnes de cendres volcaniques, des petits fragments de roche de quelques millimètres, contenant en particulier du soufre. Ce dernier s'associe avec l'eau contenue dans la stratosphère pour former de l'acide sulfurique : ces particules se sont alors répandues dans l'atmosphère tout autour de la Terre. Les aérosols d'acide sulfurique ont absorbé une partie du rayonnement solaire, à tel point qu'une diminution de la luminosité au sol de près de de 10% a été observée. Cette extinction partielle a eu pour effet de diminuer la température moyenne à la surface terrestre d'environ 0.5°C. 


Schéma et contexte de l'expérience SCoPEx. Image : Paul Jackman / Harvard

Presque trente ans plus tard, la planète se réchauffe. On s'inspire de ce phénomène pour échafauder un plan de "refroidissement" de la Terre. Agir à grande échelle sur le climat mondial, modifier intentionnellement l'équilibre climatique pour obtenir un effet désiré, c'est une jeune discipline qui porte le nom de géo-ingéniérie. C'est l'objectif de l'expérience SCoPEx. En pratique, l'expérience repose sur un ballon dirigeable. Il serait envoyé à 20 km d'altitude pour disperser quelques centaines de grammes de carbonate de calcium sous forme de particules solides. Puis, des instruments à bord du ballon étudieraient la suite du phénomène : éparpillement, changement de concentration des particules, réactions chimiques, et surtout, réflexion du rayonnement solaire. Le décollage n'est pas encore prévu à une date spécifique, mais l'expérience aura probablement lieu au-dessus du Nouveau-Mexique.


Le volume de stratosphère ainsi perturbé reste infiniment petit par rapport au volume total de l'atmosphère (un milliardième de pourcent). L'objectif de SCoPEx n'est pas de déployer un plan de géo-ingéniérie à l'échelle mondiale, mais seulement d'étudier le comportement de particules aérosols dans la stratosphère, et leur effet sur la luminosité solaire. Comment réagissent-elles entre elles, ou avec les autres ingrédients de l'atmosphère ? Comment se répandent-elles, à quelle vitesse, comment leur concentration varie-t-elle ? Comment absorbent-elles la lumière solaire, et quelle fraction peuvent-elles en réfléchir ? Est-ce que tout ça dépend des conditions atmosphériques ? Il s'agit de collecter de véritables données, in situ, afin d'alimenter des simulations informatiques. Ces modèles numériques sont indispensables : ils fournissent des prédictions de ce phénomène à échelle du globe, qu'il convient de bien connaître avant de mettre en œuvre cette solution potentielle au réchauffement climatique. De vraies mesures permettraient de produire des modèles numériques plus fidèles, qui donnes des prédictions plus exactes.


Beaucoup de questions ouvertes


Pourtant, même s'il ne s'agit que d'une expérience, l'université de Harvard, à la demande de l'équipe SCoPEx, a quand même créé ce jury d'experts. Cette action a été prise en réponse aux inquiétudes d'autres acteurs scientifiques et activistes de l'environnement. Certes, l'expérience n'aura pas de conséquences sur le climat mondial vu le petit volume d'atmosphère visé. Certes, le matériaux utilisé, le carbonate de calcium, n'est pas dangereux pour le vivant : on en retrouve dans la craie, le dentifrice, le papier glacé et le sucre raffiné. Mais il s'agit d'un premier pas vers une réelle solution de géo-ingéniérie, et cette discipline soulève des questions aussi bien éthiques que scientifiques, ou même politiques. Le but du comité de gouvernance n'est pas de surveiller ou réprimer le travail des chercheurs, mais plutôt d'étudier ces questions délicates.


  • Des aérosols dans l'atmosphère ne font pas qu'absorber les rayons solaires, il y a sûrement d'autres effets dont il faut tenir compte ?


Oui, certainement. C'est d'ailleurs l'essentiel de l'expérience : comprendre toutes les implications d'une activité de géo-ingéniérie. Le climat mondial résulte d'un équilibre fragile entre un grand nombre de processus : cycle de l'eau, circulation atmosphérique, interaction océans-atmosphère… Comprendre les tenants et aboutissants d'une perturbation de cet équilibre, même petite, représente un travail gigantesque. SCoPEx représente un petit pas vers cette étude.



Par exemple, la stratosphère abrite l'ozone nécessaire à la vie sur Terre : ce dernier, en absorbant spécifiquement les rayons UV du Soleil, préserve les êtres vivants. Or, il adore réagir avec les aérosols, ce qui peut faire diminuer la concentration d'ozone stratosphérique. Lors de l'éruption du Pinatubo, le taux de disparition de cet ozone a radicalement augmenté. Un tel phénomène pourrait aussi se produire avec d'autres aérosols, et pourrait avoir une rétroaction sur le climat mondial. Il n'est pas impossible que le schéma de précipitations soit modifié également, conduisant à des sécheresses.


  • Moins du lumière solaire veut dire moins de récoltes ?


Les plantes ont besoin de lumière pour vivre. Diminuer la quantité de lumière qui arrive sur Terre pourrait avoir un effet négatif sur le rendement de l'agriculture. Si trop de soleil représente un danger pour la plupart des cultures, il a été calculé qu'après l'éruption du Pinatubo, des récoltes de maïs, soja, riz et blé ont diminué de quelques pourcents. Ces calculs, bien que reposant sur beaucoup d'hypothèses, montrent à quel point il est difficile de prévoir précisément les effets d'un "Pinatubo artificiel" sur les récoltes, à cause des multiples processus croisés qui régissent le rendement des récoltes.


  • Et les océans, dans tout ça ?


À cause de l'augmentation de la quantité de gaz à effet de serre, en particulier du dioxyde carbone, les océans, soit 70% de la surface du globe, voient leur température monter. Les conséquences sont sérieuses : augmentation du niveau de la mer, fonte des glaces, risques pour la vie marine… certaines populations insulaires et côtières sont déjà devenues des réfugiés climatiques.


Certains territoires sont menacés d'être submergés, comme l'archipel Kiribati, déportant ainsi de nombreuses populations côtières et insulaires. Image : AFP.

Le concept de SCoPEx vise à arrêter l'augmentation de la température du globe, et donc des océans. Cependant, si les émissions de gaz à effet de serre ne diminuent pas, l'océan continuera d'absorber de plus en plus d'excédent de dioxyde de carbone. Cela a pour effet de le rendre plus acide, avec des conséquences dramatiques sur la vie marine. Le "puits de carbone" que constituent les océans finira par saturer, et le problème pourrait mêmef  s'accentuer.


  • Ne serait-ce pas un "permis de polluer" ? Ne vaudrait-il pas mieux diminuer les émissions de gaz à effet de serre ?


C'est la préoccupation principale des protagonistes de SCoPEx. Si ce genre de gestion de radiation solaire est déployé, le danger est que des décisions soient prises dans la précipitation de l'urgence climatique. Des solutions de ce type ne requièrent pas de technologie sophistiquées, et seraient peu coûteuses : un grand nombre d'états disposent déjà de ressources suffisantes pour les mettre en place. Les conséquences à long terme sur tous les aspects du climat d'un "volcan artificiel" sont pratiquement inconnues, c'est pourquoi il serait dangereux de se jeter sur cette solution sans réfléchir. La seule solution durable au réchauffement climatique est de diminuer les émissions de gaz à effet de serre. L'équipe SCoPEx ajoute d'ailleurs que les aérosols seraient "un effort supplémentaire" à des politiques de réduction durable des émissions de gaz à effet de serre.


Un pas vers une gestion du climat ?


Quels que soient les résultats scientifiques que SCoPEx obtiendra, l'initiative a déjà apporté un bénéfice considérable : déclencher une conversation internationale sur la géo-ingéniérie. Il existe un accord mondial, datant des années 1980, qui se veut protéger l'ozone stratosphérique : le protocole de Montréal. Les nations signataires se réunissent chaque année, et le dernier sommet de novembre 2018 a eu lieu à Quito. À cette occasion, un groupe de pays africains ainsi que la Micronésie, ont demandé une étude scientifique formelle et complète de l'effet sur l'ozone de l'injection d'aérosols dans la stratosphère.  Devant le manque de réaction du reste des nations, ces pays ont indiqué qu'ils tenteraient à nouveau leur chance au sommet de novembre 2019 à Rome.


La naissance du débat au sein de telles autorités est déjà un évènement positif, d'après l'équipe SCoPEx. Elle affirme que son objectif secondaire est de faire exemple de bonne gouvernance dans ce domaine compliqué au niveau technique, politique, éthique et légal. Une telle solution pourrait-elle renverser les effets de l'augmentation de la quantité de gaz à effet de serre dans l'atmosphère ? Au-delà du point de vue scientifique, une telle coopération internationale est-elle envisageable ? Les nations pourront-elles dépasser leurs intérêts individuels pour le bien du climat ?



Sources

Nature, "Harvard creates advisory panel to oversee solar geoengineering project", Jeff Tollefson, Juillet 2019. doi: 10.1038/d41586-019-02331-y


Nature, "First sun-dimming experiment will test a way to cool Earth", Jeff Tollefson, Nov 2018


"Estimating global agricultural effects of geoengineering using volcanic eruptions",

Jonathan Proctor, Solomon Hsiang, Jennifer Burney, Marshall Burke & Wolfram Schlenker

Nature 560, pages480–483 (2018)


Site web du groupe SCoPEx


Page Web du Climate and Clean Air Coalition sur le sommet de Quito


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