Changements climatiques

Pouvons-nous empêcher la Terre de se réchauffer?

En 2021, la Terre a franchi une étape sombre : la concentration de dioxyde de carbone (CO2) dans l’atmosphère a atteint 150 % de sa valeur à l’époque préindustrielle, selon le Met Office britannique. Pour prévenir les pires effets du changement climatique, le monde doit réduire à zéro les émissions nettes de dioxyde de carbone d’ici 2050.

Mais même si nous atteignions cet objectif, cela ne mettrait pas un frein brutal à la hausse des températures, car il faut du temps pour voir les effets des réductions de CO2 sur les températures mondiales ; les impacts négatifs du réchauffement climatique se poursuivront pendant des décennies. Mais y a-t-il autre chose que nous puissions faire pour réduire les températures plus rapidement ?

Un groupe de recherche de l’Université de Harvard pense qu’il pourrait être possible d’obtenir une réduction temporaire des températures mondiales en modifiant la composition de la haute atmosphère terrestre. Les chercheurs espéraient tester une partie de cette technologie – et la viabilité de leur théorie – cet été, dans ce qu’ils appellent l’expérience de perturbation contrôlée stratosphérique (SCoPEx). Bien que les travaux aient été suspendus, l’équipe espère toujours que l’expérience se poursuivra dans un avenir pas trop lointain.

La source ultime de chaleur terrestre est le soleil, qui baigne la face diurne de la planète dans un flux constant de rayonnement infrarouge. Environ 30% de celle-ci est renvoyée dans l’espace par l’atmosphère, tandis que le reste réchauffe la planète pendant la journée et est renvoyé dans l’espace la nuit. Dans l’équilibre délicat qui prévalait à l’époque préindustrielle, la chaleur entrante était exactement compensée par la quantité perdue dans l’espace, garantissant que les températures mondiales moyennes restaient constantes.

Le problème aujourd’hui est que les émissions de CO2 perturbent cet équilibre en absorbant une partie de la chaleur qui devrait être renvoyée dans l’espace, en la piégeant dans l’atmosphère. Plus il y a de dioxyde de carbone dans l’atmosphère, plus la température augmente. À long terme, les humains doivent réduire la quantité de dioxyde de carbone dans l’atmosphère pour prévenir les pires effets du changement climatique. Mais d’autres processus peuvent produire des réductions à court terme de la température mondiale.

Les éruptions volcaniques, par exemple, projettent des nuages ​​de particules de poussière très haut dans la stratosphère, une couche supérieure de l’atmosphère, formant un bouclier protecteur qui empêche une partie de la chaleur du soleil d’atteindre la surface de la Terre. L’éruption du mont Pinatubo aux Philippines en 1991, par exemple, a fait chuter la température moyenne dans l’hémisphère nord d’environ 1 degré Fahrenheit (plus d’un demi-degré Celsius) au cours des 15 mois suivants. L’équipe du SCoPEx veut tirer une page de ces éruptions en injectant des particules dans la haute atmosphère afin d’abaisser les températures.

L’idée de base – appelée injection d’aérosols stratosphériques, ou SAI – est simple. Un avion volant à haute altitude ou un ballon à hélium distribuerait des lots de particules microscopiques appelées aérosols dans la stratosphère à des altitudes de 12,4 miles (20 kilomètres) ou plus – beaucoup plus élevées que les avions volent habituellement. Les aérosols resteraient en suspension dans l’air, trop petits pour être visibles sous forme de nuages ​​depuis le sol, mais suffisamment opaques pour renvoyer une fraction de l’énergie solaire dans l’espace.

Dans les simulations, SAI semble être un concept viable. Un rapport de 2018 du Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC) a révélé qu’une flotte d’avions volant à haute altitude pourrait déposer suffisamment d’aérosols pour compenser les niveaux actuels de réchauffement climatique. Mais les aérosols devraient être reconstitués toutes les quelques années, et la méthode ne s’attaque qu’à l’un des symptômes du changement climatique plutôt que de s’attaquer à sa cause profonde, l’effet de serre. Au mieux, il s’agit d’une mesure palliative, contrant la hausse des températures tandis que les pays réduisent simultanément les niveaux de dioxyde de carbone.

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Jusqu’à présent, la recherche sur le SAI a été théorique, complétée par une quantité limitée de données réelles sur les éruptions volcaniques. SCoPEx veut effectuer des mesures réelles dans des conditions soigneusement contrôlées, permettant un meilleur étalonnage des modèles informatiques. « Si nous voulons fournir aux décideurs des informations utiles pour savoir si cela pourrait fonctionner, nous devons vérifier nos modèles sur le terrain », a déclaré le chercheur principal du projet, Frank Keutsch, du département de chimie et de biologie chimique de l’Université Harvard. Globe de Boston.

Les volcans éjectent principalement des composés à base de soufre. Mais ces composés non seulement refroidissent l’atmosphère, mais endommagent également la couche d’ozone protectrice de la Terre, qui nous protège des rayons UV nocifs. L’équipe SCoPEx se concentre donc sur un aérosol moins nocif, le carbonate de calcium – la poussière de craie, en d’autres termes – dont les chercheurs espèrent qu’il produira l’effet de refroidissement souhaité sans nuire à la couche d’ozone.

Expérience proposée

L’équipe veut déployer un grand ballon à hélium sans équipage qui serait similaire à un ballon météorologique standard, sauf qu’il serait équipé d’hélices pour permettre à l’équipe au sol de le manœuvrer de manière contrôlée. Avec l’aide de la Swedish Space Corporation, les scientifiques prévoyaient de lancer le ballon près de Kiruna, en Suède.

Lors de son premier vol, qui est provisoirement prévu pour l’année prochaine, le ballon ne lâcherait rien dans la stratosphère. Au lieu de cela, il monterait à une altitude de 12,4 miles, où l’équipe testerait le système de manœuvre et vérifierait que tous les instruments scientifiques et les communications fonctionnent correctement.

Si le test réussissait, un deuxième vol effectuerait une libération contrôlée de 2,2 à 4,4 livres (1 à 2 kilogrammes) de carbonate de calcium à la même altitude. Le ballon se déplacerait régulièrement en ligne droite pendant le largage, de sorte que les particules d’aérosol formeraient un panache étroit d’environ 1 km de long. Le ballon reviendrait ensuite à travers le panache, observant comment les particules se dispersent au fil du temps et dans quelle mesure elles réfléchissent la lumière du soleil, selon le site Web du SCoPEx.

Aussi précieux que soit le vol d’essai SCoPEx pour notre compréhension de SAI, il est important de voir le projet en perspective. « Le but n’est pas de changer le climat ou même de voir si vous pouvez refléter la lumière du soleil », a précédemment déclaré à HowStuffWorks l’un des scientifiques du projet, David Keith, professeur de physique appliquée à Harvard. « L’objectif est simplement d’améliorer nos modèles de formation des aérosols dans la stratosphère. »

Au moins une autre décennie de recherche sera nécessaire avant une libération d’aérosols à grande échelle, a déclaré Keith. Le rejet « pourrait impliquer l’injection d’environ 1,5 million de tonnes [1.4 million metric tons] dans la stratosphère par an », a-t-il déclaré. « Environ une centaine d’avions auraient besoin de voler en continu des charges utiles jusqu’à environ 12 milles [20 km] altitude. »

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La controverse

SAI reste cependant très controversé. L’une des préoccupations est que les humains ont créé la crise climatique en premier lieu en pompant des gaz à effet de serre dans l’atmosphère, alors comment les gens peuvent-ils être sûrs que le pompage d’aérosols améliorera les choses ? Bien que la modélisation informatique suggère que le SAI est sûr, il est toujours possible qu’il ait des effets secondaires imprévus. Il est possible que cela perturbe les conditions météorologiques, nuise aux cultures en réduisant la quantité de lumière solaire qu’elles reçoivent et, si des aérosols sulfurés sont utilisés, endommage la couche d’ozone.

En effet, certains scientifiques hésitent à suivre la voie SAI.

« Que nous puissions réellement essayer de contrôler l’ensemble du climat est une idée assez terrifiante », a déclaré Douglas MacMartin, associé de recherche principal et maître de conférences en génie mécanique et aérospatial à l’Université Cornell et professeur de recherche en informatique et en sciences mathématiques au California Institute of Technologie, a déclaré au magazine Smithsonian. Et le GIEC, dans une discussion de 2018 sur ce que le panel a appelé la modification du rayonnement solaire (SRM), a conclu que « les incertitudes combinées, y compris la maturité technologique, la compréhension physique, les impacts potentiels et les défis de gouvernance, limitent la capacité à mettre en œuvre la SRM. dans le futur proche. »

En raison de ces préoccupations, l’équipe SCoPEx a reporté le voyage inaugural de son ballon à hélium « jusqu’à ce qu’un processus d’engagement sociétal plus approfondi puisse être mené pour résoudre les problèmes liés à la recherche en géo-ingénierie solaire en Suède ».

Mais Keith a fait valoir que le véritable danger réside dans certaines organisations non-conformistes mettant en œuvre SAI sans le type de données scientifiques que SCoPEX souhaite obtenir. La deuxième grande objection à la recherche de SAI est que les gouvernements et les entreprises qui sont déjà réticents à réduire les émissions de dioxyde de carbone s’accrocheront à SAI comme preuve que de telles réductions ne sont pas nécessaires.

Cette situation pourrait annuler tous les avantages potentiels du SAI. Même si la mission SCoPEx réussit et que le SAI est pleinement mis en œuvre, il ne fera que compléter, et non remplacer, la réduction du dioxyde de carbone. Lizzie Burns, directrice générale du programme de recherche en géoingénierie solaire de Harvard, a proposé une analogie frappante : « C’est comme un analgésique. Si vous avez besoin d’une intervention chirurgicale et que vous prenez des analgésiques, cela ne signifie pas que vous n’avez plus besoin d’une intervention chirurgicale.

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