A rebours d'une intuition qui voudrait que les changements écologiques planétaires se produisent progressivement, l'histoire de la Terre montre que des bouleversements globaux et très rapides sont possibles. Or il est avéré que les activités humaines sont précisément en train d'en provoquer…

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Récemment publié dans Nature climate change (« Climate tipping points — too risky to bet against  », vol 575, 28 novembre 2019), cet article scientifique offre un aperçu alarmant des principaux « points de bascule » du climat et de la biosphère. Ces derniers sont des seuils à partir desquels des effets d’emballement à l’échelle de la planète pourraient se produire et provoquer une mutation profonde et irréversible des écosystèmes que nous connaissons.

Si nous avons choisi de traduire et republier cet article, qui s’inscrit dans la continuité des publications à fonction d’alerte provenant des sciences du « système Terre », il nous paraît néanmoins critiquable sur certains points. La « Science », ici détachée des corps et des réseaux qui la fabriquent, se fait encore une fois pourvoyeuse de conseils avisés aux instances dirigeantes de notre monde, jamais nommées comme telles. Si un appel à l’action conclut l’article, celui-ci ne déroge à aucun moment à la place traditionnellement assignée au discours scientifique dans le monde occidental : faire comme s’il ne s’agissait pas de politique et prétendre fonder les prémisses de toute politique. Les auteur.e.s se contentent de fredonner, face à « l’urgence » de la catastrophe imminente qu’ils et elles diagnostiquent, le sempiternel refrain appelant de nouveaux moyens de modélisation et la poursuite d’études qui offrent un détail toujours plus raffiné de la catastrophe.

Certes, déroger aux habitudes instituées dans des arènes aussi prestigieuses que la revue Nature n’est pas chose aisée. C’est d’ailleurs une des raisons pour lesquelles la lecture de ce type de texte ne peut se faire au premier degré. Néanmoins, notre situation écologique et politique n’exige-t-elle pas de questionner le statut du discours savant, de réapprendre à affirmer qu’on « en sait déjà assez », d’imaginer d’autres visées collectives que celles du « contrôle du système Terre » ou encore de mettre en pleine lumière la trajectoire historique et économique responsable de la catastrophe dont on dresse implacablement le portrait ?

Traduction de Antoine Chopot et Pierre de Jouvancourt

La menace grandissante de changements climatiques abruptes et irréversibles doit imposer des actions économiques et politiques au sujet des émissions de gaz à effet de serre. 

Les politiques, les économistes et même quelques scientifiques ont eu tendance à considérer que les points de bascule, au sein du système Terre, étaient des événements peu probables et mal connus. Ces points de bascule peuvent par exemple prendre la forme de transformations abruptes de la forêt tropicale amazonienne en savane ou de la fonte de l’inlandsis Ouest-Antarctique. Cependant, de plus en plus d’éléments montrent que ces événements pourraient être plus probables qu’initialement prévu, qu’ils ont des conséquences importantes et sont interconnectés par le truchement de systèmes biophysiques variés. Cela pourraient mener le monde à une série de changements irréversibles et de longue durée.

Dans cet article, nous synthétisons les preuves disponibles concernant la menace de dépassement des points de bascule, nous identifions les limites des connaissances disponibles et nous proposons une manière de les compléter. Nous explorons également les effets de tels changements à grande échelle, la façon dont ils pourraient survenir et les chances que nous avons d’être en mesure de les contrôler. 

Il est utile de s’intéresser aux points de bascule, selon nous, pour établir que nous sommes bien dans un état d’urgence climatique. Cela renforce les nombreuses voix qui se sont exprimées cette année en faveur d’une action climatique urgente – qu’elles émanent de jeunes élèves, de  scientifiques, de villes ou de pays. 

Le Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC) a introduit la notion de points de bascule il y a deux décennies. À l’époque, on considérait que ces « discontinuités à grande échelle » du système climatique n’étaient probables que dans le cas où le réchauffement climatique dépassait 5°C par rapport au niveau de température global pré-industriel. Cependant, une synthèse disponible dans les deux rapports spéciaux les plus récents du GIEC (IPCC Special Reports, publiés en 2018 et en septembre dernier XXX notes 2 et 3) suggère que les points de bascule pourraient être dépassés à partir d’un réchauffement compris seulement entre 1°C et 2°C. 

Issu de Lenton et al. 2019

Si les engagements de réduction des gaz à effet de serre actuels sont mis en œuvre – et c’est un grand « si » – il est probable qu’ils conduisent à un réchauffement global d’au moins 3°C. Et ceci au mépris de l’accord de Paris établi en 2015 dont le but consistait à limiter le réchauffement en-dessous de 2°C. Certains économistes, supposant que les points de bascule climatiques sont très peu probables (même s’ils seraient catastrophiques), ont suggéré qu’un réchauffement de 3°C serait optimal dans une perspective coût-bénéfice. Cependant, si la perspective de points de bascule devient plus probable, alors la « politique optimale », fondée sur de simples modèles coût-bénéfices de l’économie et du climat, doit s’aligner sur celle proposée dans les rapports du GIEC précédemment évoqués. En d’autres termes, il faut limiter le réchauffement climatique à 1.5°C. Et cela nécessite une réponse urgente. 

L’effondrement des banquises et des calottes

Nous pensons que plusieurs points de bascule de la cryosphère1Terme désignant toutes les portions de la surface des mers ou terres émergées où l’eau est présente à l’état solide s’approchent dangereusement, mais que la réduction des émissions de gaz à effet de serre pourrait encore ralentir l’inévitable accumulation des conséquences [du réchauffement climatique, NDLR] et nous aider à nous adapter.

Au cours de la dernière décennie, des recherches ont montré que la formation d’une baie dans la mer d’Amundsen, dans l’Antarctique Ouest, pourrait avoir passé un point de bascule [NOTE 3] : la « ligne de sol » où les glaces, l’océan et la croûte terrestre se rejoignent est en train de se retirer sans retour possible. Une étude fondée sur des modèles montre que l’effondrement de cette zone pourrait déstabiliser la calotte polaire de l’Antarctique Ouest par un effet dominos – produisant une élévation du niveau des océans de l’ordre de 3 mètres en quelques siècles. Des indices paléo-environnementaux2[i.e. relevant de l’histoire de la Terre, NDLR] montrent qu’un effondrement aussi vaste de la calotte polaire de l’Antarctique Ouest s’est déjà produit à plusieurs reprises par le passé.

Les dernières données disponibles montrent que cette partie de la calotte polaire de l’Antarctique Est – la terre de Wilkes – serait également instable [NOTE 3]. Un travail de modélisation suggère que cela ajouterait encore entre trois et quatre mètres au niveau des océans sur une échelle de temps supérieure au siècle.

La calotte du Groenland est en train de fondre à rythme croissant [NOTE 3]. Cela pourrait se traduire par une élévation supplémentaire de 7 mètres sur plusieurs millénaires si cette fonte dépasse un certain seuil. Au-delà, la calotte fond d’autant plus que l’altitude de la calotte diminue, ce qui expose la surface à un air encore plus chaud. Des simulations suggèrent que la calotte du Groenland serait condamnée à 1,5°C de réchauffement [NOTE 3], ce qui arriverait dès 20303Il s’agit non pas de la fonte totale de la calotte d’ici 2030, mais du fait que celle-ci sera alors condamnée à fondre, NDLR .

Par conséquent, il est possible que nous ayons déjà imposé aux générations futures de vivre avec une élévation du niveau de la mer de l’ordre de 10 mètres sur plusieurs milliers d’années. Mais cette échelle de temps est encore sous notre contrôle. La vitesse de la fonte dépend de l’ampleur avec laquelle le réchauffement dépasse le point de bascule. À 1,5°C, cette élévation prendrait 10 000 ans pour s’accomplir [NOTE 3] ; au-dessus de 2°C cela pourrait être moins de 1000 ans [NOTE 6]. Les chercheurs ont besoin de plus d’observations afin d’établir si les calottes sont en train d’atteindre un point de bascule ; ils ont aussi besoin de meilleurs modèles, contraints par les données du passé et du présent, afin de déterminer la vitesse et le terme auxquels les calottes polaires disparaîtraient.

Quels que soient les résultats ainsi obtenus, il faut agir afin de ralentir la montée du niveau des océans. Cela facilitera l’adaptation, y compris l’éventuel déplacement de vaste foyers de populations vivant à basse altitude.

Une autre raison de limiter le réchauffement à 1,5°C est que d’autres points de bascule pourraient se déclencher à des niveaux de changement climatique bas. Les projections des derniers modèles du GIEC estiment qu’un ensemble de changements abrupts [NOTE 7] pourraient advenir entre 1,5°C et 2°C de réchauffement, parmi lesquels plusieurs impliquent la banquise. Cette dernière est déjà en train de se réduire rapidement dans l’Arctique, indiquant qu’à 2°C de réchauffement, les glaces ont entre 10 et 35% de risque [NOTE 3] de disparaître durant l’été. 

Les limites de la biosphère

Le changement climatique et d’autres activités humaines risquent de déclencher des points de bascule dans la biosphère, à travers un large éventail d’écosystèmes et d’échelles (voir le graphe ci-dessous).

Issu de Lenton et al. 2019

Les vagues de chaleur océaniques ont conduit à un blanchissement massif du corail et à la perte de la moitié des coraux se trouvant dans les eaux de surface de la Grande Barrière de corail en Australie. On s’attend à une perte stupéfiante de 99 % des coraux tropicaux si la température moyenne mondiale augmente de 2°C, en raison des interactions entre le réchauffement, l’acidification des océans et la pollution. Ceci représenterait une perte massive de biodiversité marine ainsi que des moyens de subsistance des humains.

En plus d’ébranler notre système de support de vie, les points de bascule de la biosphère peuvent déclencher un brusque rejet de dioxyde de carbone vers l’atmosphère. Ce qui peut amplifier le réchauffement climatique et amoindrir la quantité des émissions à ne pas dépasser.

La déforestation et le changement climatique sont en train de déstabiliser l’Amazonie – la forêt tropicale humide la plus grande du monde, qui abrite une espèce connue sur dix. Selon les estimations, le point de basculement de l’Amazonie se situe entre 40% et seulement 20% de perte de couverture forestière. Environ 17% de couverture ont été perdus depuis 1970. Le taux de déforestation varie en fonction des changements de politique. Trouver ce point de bascule nécessite des modèles qui incluent la déforestation et le réchauffement climatique en tant que facteurs interagissant, et qui intègrent les boucles de rétroactions entre les feux et le climat comme mécanismes de basculement en interaction à travers les différentes échelles. 

Avec un réchauffement de l’Arctique au moins deux fois plus rapide que la moyenne mondiale, la forêt boréale subarctique est de plus en plus vulnérable. Déjà, le réchauffement a déclenché des perturbations à grande échelle chez les insectes et une augmentation des feux ayant entraîné un dépérissement des forêts boréales nord-américaines, faisant potentiellement passer des régions entières de la fonction de capteur de carbone à celle de source de carbone. Le permafrost de l’Arctique est irrémédiablement en train de dégeler et de rejeter du dioxyde de carbone et du méthane – un gaz à effet de serre environ 30 fois plus puissant que le CO2 sur une période de 100 ans. Les chercheurs doivent améliorer leur compréhension de ces changements qu’ils observent dans ces grands écosystèmes, mais aussi des endroits où se situent les futurs points de bascule. Les stocks de carbone et les rejets potentiels de CO2 et de méthane doivent être mieux quantifiés.

La quantité des émissions mondiales restante pour avoir une chance sur deux de rester sous la barre des 1,5°C de réchauffement est seulement de 500 gigatonnes (Gt) de CO2. Les émissions du permafrost pourraient réduire de 20% cette quantité (100 Gt de CO2), et cela sans compter le méthane provenant du permafrost profond ou les hydrates sous-marins. Si les forêts sont au bord d’un point de bascule, le dépérissement de la forêt amazonienne pourrait relâcher 90 Gt de CO2 supplémentaires et les forêts boréales 110 Gt supplémentaires. Avec les émissions totales mondiales de CO2 toujours à plus de 40 Gt par an, le budget restant pourrait déjà être presque entièrement consumé.

A diver observes major bleaching on the coral reefs of Society Islands, French Polynesia.
Coraux blanchis sur une barrière près de l’île de Moorea en Polynésie française dans le Pacifique Sud. Credit: Alexis Rosenfeld/Getty

Un effet cascade à l’échelle mondiale

Selon nous, le plus grand danger serait de nous rapprocher d’un enchaînement de points de bascule en cascade à l’échelle mondiale, qui nous conduirait vers un nouvel état moins habitable du système climatique, qui se changerait en étuve [NOTE 11]. Des interactions surviendraient via la circulation atmosphérique et océanique ou à travers des rétroactions qui augmentent les niveaux de gaz à effet de serre et la température mondiale. Dans un autre scénario, de fortes rétroactions nuageuses pourraient entraîner un basculement mondial [NOTES 12 et 13].

Nous soutenons l’idée que les effets en cascade pourraient être tout à fait ordinaires. L’an passé, une étude [NOTE 14] a analysé trente types de changements de régime couvrant les systèmes climatiques et écologiques, de l’effondrement de la calotte de l’Antarctique Ouest à un remplacement de la forêt tropicale par la savane. Cette étude a montré que, de manière générale, le franchissement de certains points de bascule au sein d’un sous-système du système Terre peut accroître le risque de les franchir dans d’autres systèmes. De telles relations ont été trouvées pour 45% des interactions considérées [NOTE 14].

Des exemples concrets commencent à être observables. Par exemple, la diminution de la banquise arctique amplifie le réchauffement de cette zone, et le réchauffement de l’Arctique et la fonte du Groenland entraînent un apport d’eau douce dans l’Atlantique du Nord. Cela aurait contribué à un ralentissement de 15% [NOTE 15] depuis la moitié du XXe siècle de la Circulation méridienne de retournement atlantique (AMOC)4Partie atlantique de la circulation thermohaline , une composante clé de la distribution de chaleur mondiale et du transport de sel par l’océan [NOTE 3]. La fonte rapide de la calotte groenlandaise et un plus ample ralentissement de l’AMOC pourraient déstabiliser la mousson d’Afrique de l’Ouest, déclenchant un assèchement du Sahel. Le ralentissement de l’AMOC pourrait également assécher l’Amazonie, perturber la mousson d’Asie de l’Est et provoquer une hausse de chaleur dans l’Océan antarctique, ce qui accélérerait la perte des glaces dans cette région.

Les enregistrement paléoenvironnementaux montrent l’existence de basculements globaux, tels que l’entrée dans les cycles des âges glaciaires il y a 2,6 millions d’années et leur changement de fréquence et d’amplitude il y a un million d’années, ce que les modèles viennent juste de pouvoir simuler. Des basculements régionaux ont eu lieu à maintes reprises au cours et à la fin du dernier âge glaciaire, durant la période s’étalant entre 80 000 et 10 000 ans avant notre ère (Evénements Dansgaard-Oeschger et Heinrich). Bien que cela ne soit pas directement applicable à la période interglaciaire actuelle, cela met en lumière le fait que le système Terre a été instable au cours de multiples échelles de temps par le passé, et cela sous l’influence de forçages relativement faibles engendrés par des variations de l’orbite terrestre. Nous influençons désormais fortement le système, par le biais de la concentration atmosphérique de CO2 et de l’accroissement de la température mondiale à des taux qui sont d’un ordre de magnitude supérieur à ceux de la plus récente déglaciation.

Le taux de CO2 dans l’atmosphère se situe déjà au niveau d’il y a environ quatre millions d’années, à l’époque du Pliocène. Il se rapproche rapidement des niveaux observés il y a 50 millions d’années — pendant l’Éocène — lorsque les températures étaient jusqu’à 14°C plus élevées que lors de l’époque préindustrielle. Simuler les états passés d’une Terre « étuve » (hothouse Earth) présente une véritable difficulté pour les modèles climatiques. Une des explications possibles est que les modèles ont manqué un point de bascule clé : un modèle destiné à résoudre la dynamique des nuages5large-eddy simulation (LES) publié cette année suggère que la fragmentation abrupte des stratocumulus au-dessus d’environ 1200 parties par million de CO2 aurait pu entraîner un réchauffement planétaire d’environ 8 °C.

Les résultats préliminaires des modèles climatiques les plus récents (utilisés pour le sixième rapport du GIEC annoncé pour 2021) indiquent une sensibilité du climat beaucoup plus importante que dans les modèles antérieurs, la sensibilité climatique étant définie comme la réponse de la température au doublement de la concentration atmosphérique de CO2. Beaucoup d’autres résultats sont en attente et d’autres recherches sont nécessaires, mais pour nous, ces résultats préliminaires indiquent qu’un point de basculement global est possible.

Animation représentant les points de bascule évoqués par les auteurs. Source : Stockholm Resilience Center. Ajout de la rédaction

Pour répondre à ces problèmes, nous avons besoin de modèles permettant de saisir une série plus riche de couplages et de boucles de rétroaction dans le fonctionnement du système Terre, et nous avons besoin de plus de données — passées et présentes — ainsi qu’une meilleure manière d’utiliser ces données. L’amélioration de la capacité des modèles à simuler les changements climatiques abruptes du passé dont nous avons la connaissance ainsi que les états du système climatique de type « étuve » devrait accroître notre confiance dans leur capacité à prévoir ce genre d’états.

Certains scientifiques rétorquent que la possibilité d’un basculement global du système Terre reste hautement spéculative. Compte tenu de l’impact énorme et de la nature irréversible d’un tel basculement, notre position est que toute évaluation des risques doit considérer les preuves à disposition, quelles que soient les limites de notre compréhension actuelle de ce phénomène. Se fourvoyer au sujet d’une menace aussi proche n’est guère une option responsable.

Si des basculements destructeurs en cascades peuvent survenir et que l’éventualité d’un point de bascule global ne peut être évacuée, alors nous avons affaire à une menace existentielle pour la civilisation. Aucune analyse économique en termes de coût-bénéfice ne pourra nous aider. Nous devons changer notre approche du problème climatique.

Agir maintenant

Selon nous, les indices disponibles concernant les points de bascule suffisent à montrer que nous sommes entrés dans un état d’urgence planétaire : l’urgence de la situation et les risques qu’elle dessine sont aigus.

Le temps qui nous reste pour éviter un basculement pourrait bien être déjà écoulé, alors que le temps de réaction pour parvenir à un bilan carbone neutre est d’au moins 30 ans. Par conséquent, il se peut que nous ayons déjà perdu le contrôle du risque d’un basculement global. Il subsiste cependant un élément salvateur. Nous pourrions en effet contrôler la vitesse des dégâts qui se produiront à cause du basculement et donc la possibilité de diminuer les risques encourus.

La stabilité et la résilience de notre planète est en péril. Cela doit se traduire par une action internationale et non seulement par des mots.

*

[nous reproduisons ci-dessous la formalisation du seuil d’urgence introduit par les auteurs originellement au milieu de la conclusion, NDLR]

Calculer le seuil d’urgence

Définissons l’urgence (U) comme le produit du Risque et de l’Alerte. Le Risque (R ) est défini par les assureurs comme le produit de la probabilité (p) et des dommages (D). Dans des situations d’urgence, l’Alerte (A) est définie comme le temps de réaction à une alarme (τ) divisé par le temps d’intervention restant pour éviter l’issue malheureuse (T). Donc nous obtenons l’équation suivante :

U = R × A = p × D × τ / T

Une situation est urgente lorsque le risque et l’alerte sont à un haut niveau. Si le temps de réaction est plus long que le temps d’intervention restant (τ / T > 1), alors nous perdons le contrôle.

Notes

↟ 1. Terme désignant toutes les portions de la surface des mers ou terres émergées où l’eau est présente à l’état solide
↟ 2. [i.e. relevant de l’histoire de la Terre, NDLR]
↟ 3. Il s’agit non pas de la fonte totale de la calotte d’ici 2030, mais du fait que celle-ci sera alors condamnée à fondre, NDLR
↟ 4. Partie atlantique de la circulation thermohaline
↟ 5. large-eddy simulation (LES)