Vers des expérimentations grandeur nature de géo-ingénierie du climat ?

"Dans le domaine des technologies de géo-ingénierie, SPICE est le premier projet réalisé au Royaume-Uni destiné à apporter des connaissances dont nous avons cruellement besoin et qui soient basées sur l’expérimentation"

Si au cours des prochains mois, au détour d’un chemin du Norfolk près de la base aérienne désaffectée de Sculthorpe, vous apercevez un ballon de 20 m de long vous survolant, et s’il se met subitement à pleuvoir alors qu’il fait beau, c’est probablement que vous avez été témoin d’une expérience qu’envisagent de mener des scientifiques britanniques. Non, il ne s’agit pas de manipuler le temps pour faire artificiellement pleuvoir (une démarche particulièrement inutile en Angleterre, surtout à cette période de l’année), mais vous n’êtes pas loin. Il s’agit en fait de l’une des premières expérimentations en conditions réelles de géo-ingénierie, un domaine très controversé des sciences du climat (voir note de fin d’article).

1. Injecter des particules pour refroidir l’atmosphère, une idée inspirée des volcans

Des scientifiques britanniques souhaitent en effet étudier la faisabilité d’une technologie visant à disperser dans l’atmosphère un nuage de fines gouttelettes d’eau afin de reproduire l’effet de refroidissement du climat observé dans les mois qui suivent certaines éruptions volcaniques. Comme à la suite de l’éruption du Pinatubo, aux Philippines en juin 1991, lorsqu’une réduction moyenne d’un demi-degré des températures mondiales fut observée durant les deux années qui suivirent. En effet, lors de la phase explosive de l’éruption, l’injection massive à très haute altitude de fines particules rapidement dispersées par les vents tout autour du globe avait alors créé un fin voile. Chacune de ces fines particules réfléchissait vers l’espace une petite fraction de la lumière solaire.

Des scientifiques ont alors proposé de reproduire ce phénomène afin de refroidir rapidement et artificiellement le climat, comme une solution de recours pour éviter les conséquences potentiellement catastrophiques d’une incapacité à réduire les émissions de gaz à effet de serre (GES). L’une des solutions techniques consiste donc en la dispersion dans la stratosphère de fines particules grâce à des ballons.

Mieux comprendre les mécanismes en jeu

Cette expérience britannique vise avant tout à évaluer les défis auxquels les ingénieurs seront confrontés pour pomper de l’eau à plus de 800 m d’altitude puis l’injecter dans l’atmosphère à un débit de 100 l/h grâce à une nacelle suspendue à un ballon d’hélium, et cela dans diverses conditions atmosphériques. Ce test est l’une des composantes d’un de SPICE (Stratospheric Particle Injection for Climate Engineering, Injection stratosphérique de particule pour l’ingénierie du climat), un programme de recherche collaboratif entre les universités de Cambridge, Oxford, Bristol et Edimbourg et en partenariat avec Marshall Aerospace. Il est doté de 1,6 M£ par l’Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC, Conseil pour la recherche en sciences physique et en ingénierie) et le Natural Environment Research Council (NERC, Conseil pour la recherche sur l’environnement naturel), avec le support du Science and Technology Facilities Council (STFC, Conseil pour la recherche dans les infrastructures scientifiques et technologiques).

Au-delà de cette démonstration, le projet SPICE comprend trois approches destinées à mieux comprendre les processus physiques qui relient ces voiles de particules stratosphériques et le refroidissement de l’atmosphère :

- l’évaluation des différentes particules candidates, c’est ce sur quoi se penchent les chercheurs de Cambridge, Oxford et Bristol ainsi que le laboratoire Rutherford-Appleton (appartenant au STFC). Il s’agit d’identifier quel serait l’aérosol idéal à injecter dans la stratosphère (il doit posséder une excellente réflectivité solaire, c’est le cas des sulfates), tout en prenant en compte les impacts potentiels sur le climat, la météorologie, les écosystèmes ou encore sur la santé humaine ;

- les mécanismes d’injection font aussi l’objet de recherches notamment par les ingénieurs de l’Université de Cambridge et de Marshall Aerospace, à travers des tests de faisabilité de ballons comme support à l’injection des particules. C’est dans ce cadre que se situe l’expérimentation de Sculthorpe ;

- enfin, des modélisations du climat et de l’environnement seront réalisées par les équipes d’Oxford, Edimbourg et Bristol, en association avec le Met Office Hadley Centre (centre de recherche du Met Office, l’équivalent britannique de Météo France) afin de mieux comprendre comment ces dispersions de particules agiront. Ces modèles permettront également d’évaluer les conséquences potentielles sur la couche d’ozone, de possibles modifications des précipitations au niveau local, ainsi que sur la chimie de l’atmosphère.

Les données recueillies dans le volet expérimental serviront à évaluer comment un système à plus grande échelle pourrait fonctionner à l’altitude requise de 20 km pour injecter les particules au sein des plus hautes couches de l’atmosphère, et prédire comment un ballon de plus de 200 m de diamètre réagirait dans ces conditions. Cependant, comme le fait remarquer le Dr Matt Watson, de l’Université de Bristol et ancien conseiller scientifique au sein du gouvernement, un tel ballon géant ne serait sans doute pas déployé avant des dizaines d’années.

A terme, les scientifiques du projet prédisent que 10 à 20 de ces ballons géants qui injecteraient à plusieurs dizaines de kilomètres d’altitude de l’eau additionnée d’aérosols pourraient provoquer un refroidissement planétaire d’environ deux degrés. Ces ballons seraient par exemple reliés à une flottille de bateaux qui parcourraient les océans (voir figure 1). Ils estiment néanmoins que ce refroidissement ne serait pas uniforme, les régions équatoriales verraient une chute des températures plus prononcée alors que les régions polaires ne seraient pratiquement pas affectées. D’autres approches ont également été considérées, comme l’utilisation de cheminées ou de missiles.

L’expérience pourrait avoir aussi des applications plus immédiates. L’utilisation d’un ballon à cette altitude permettrait de vérifier la possible mise en oeuvre d’une technique d’ensemencement des nuages des basses couches de l’atmosphère afin d’accroître leur blancheur, une idée soutenue en particulier par Bill Gates. La pulvérisation de microcristaux de sel permet de favoriser la condensation de gouttelettes d’eau et augmenter leur réflectivité. L’accroissement de ces gouttes augmenterait la diffusion de la lumière et donc la blancheur des nuages. Cette technique pourrait également être utilisée pour refroidir le climat.

Pourtant, si les tests réalisés cet automne montrent que le projet de déploiement à l’échelle planétaire de ballons est techniquement réalisable, Matt Watson souligne que "cela ne signifierait pas que nous avons le droit de le faire".

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Figure 1 : Vers une flottille de bateaux - ballons injectant un fin nuage de gouttelettes d’eau dans l’atmosphère ?
Crédits : SST de l’Ambassade de France à Londres

3. Provoquer le débat public

Car ce type d’expérimentations soulève de très nombreuses questions, et c’est exactement ce que recherchent les scientifiques de ce projet : provoquer un débat constructif destiné à informer les décideurs comme les chercheurs. C’est certainement ce qui explique pourquoi ce projet a été présenté au public lors du Science Festival organisé cette année à Bradford. Information largement reprise par des articles sur les sites Internet de la BBC et du quotidien The Guardian notamment.

Des groupes de pression se sont rapidement manifestés pour réclamer du gouvernement qu’il stoppe ce projet, argumentant qu’aucune décision n’a pour le moment été prise quant à l’utilisation de telles technologies de gestion de l’irradiation solaire, et qu’en conséquence il n’est pas opportun de s’engager dans de telles expérimentations. De plus, ce projet pourrait créer un dangereux précédent et conduire d’autres scientifiques dans le monde à se lancer également dans des expériences de géo-ingénierie du climat. Comment pourrait-on alors contrôler des expériences, pourquoi pas soutenues par des gouvernements plus au moins hostiles, et réalisés dans des pays différents ?

Les scientifiques du projet ont de leur côté répliqué que "tester ne signifie pas accepter" et qu’il est nécessaire de mieux comprendre le phénomène avant de pouvoir prendre une quelconque décision. Le concept de la géo-ingénierie à grande échelle du climat avait néanmoins reçu un support de poids de la part de Sir Martin Rees, ancien président de la prestigieuse Royal Society, qui avait conclu dans un rapport rendu public en 2009, à la nécessité de disposer d’un "plan B" au cas où les efforts de réduction des émissions de GES se révèleraient insuffisants. Le public est, quant à lui, plutôt réticent. Des forums organisés par l’Université de Cardiff et le NERC ont montré que très peu de personnes soutiennent inconditionnellement le concept d’agir artificiellement sur le climat par l’injection d’aérosols dans la stratosphère, même si une large majorité considère qu’il faut poursuivre les expériences.

L’expérience a été initialement planifiée pour octobre, mais l’EPSRC a décidé fin septembre de repousser les tests de Sculthorpe afin de se "donner plus de temps pour approfondir le débat avec les acteurs concernés". Cette décision de reporter l’expérience est peut-être due aux oppositions qu’a suscitée l’annonce du projet et sa large diffusion dans la presse. Sur ce plan là, les initiateurs du projet ont certainement atteint leur objectif de faire réagir et débattre autour de la question de la géo-ingénierie.

Coucher de soleil depuis l’ISS. La troposphère se situe de la surface à 8-15 km d’altitude, la stratosphère atteint 50 km
Crédits : NASA

4. Commentaires

Si l’expérience ne devrait avoir aucun effet sur le climat, des enseignements tant techniques que sociaux seront certainement à tirer. Dans ce domaine extrêmement controversé de la géo-ingénierie du climat, une prise de conscience du public comme des décideurs est cruciale. En effet, comme pour les cellules souches, si les chercheurs découvrent de nouvelles solutions scientifiques à beaucoup de nos problèmes, il revient en définitive au législateur d’encadrer leur utilisation.

La diffusion de larges quantités d’aérosols dans la stratosphère pourrait peut-être refroidir le climat mondial, mais elle soulève également de nombreuses questions : cette technique ne retire pas le CO2 présent dans l’atmosphère et si le réchauffement climatique peut être artificiellement annulé, l’acidification des océans restera toujours un problème. L’utilisation d’une telle technique ne détournerait-elle pas également les efforts d’une réduction de nos émissions de GES en proposant une solution un peu trop facile mais aux effets secondaires potentiellement immenses ? Il y a aussi le risque que certains Etats particulièrement vulnérables aux changements climatiques choisissent unilatéralement cette solution, alors que d’autres pays y soient profondément opposés.

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La géo-ingénierie du climat, une science controversée

Face à l’augmentation des températures et à l’incapacité des pays à s’entendre à l’échelle mondiale sur une stratégie coordonnée de réduction des émissions de gaz à effet de serre, des scientifiques proposent depuis quelques années de s’attaquer au problème du réchauffement climatique de façon radicalement différente : soit en cherchant à retirer du CO2 de l’atmosphère, soit en modifiant le climat pour le refroidir et ainsi artificiellement contrebalancer le réchauffement climatique. Deux principaux axes sont donc développés. Dans le premier cas (retirer le CO2), certains imaginent des arbres artificiels à base de polymères qui capturent le CO2, puis le stocke, comme en Islande, sous forme de carbonates dans le sous-sol, tandis d’autres proposent des méthodes pour augmenter la quantité de carbone absorbée par les océans. Le deuxième cas (refroidir le climat, généralement en limitant la quantité de lumière solaire qui atteint le sol) rassemble des techniques telles que l’injection de particules dans l’atmosphère, ou plus extravagant, des nuages de miroirs placés en orbite terrestre.

Ces approches radicales au problème du réchauffement climatique font l’objet de très nombreuses controverses et critiques. Il est notamment reproché que les effets secondaires (en particulier de l’injection massive de particules dans l’atmosphère) sont très mal connus et les risques potentiellement très importants. De plus cette approche pourrait détourner les efforts de la seule bonne solution : réduire drastiquement et rapidement les émissions de gaz à effet de serre au niveau mondial.


Sources :
- Université de Cambridge, 14/09/2011, http://redirectix.bulletins-electroniques.com/hhyeB
- The Guardian, 31/08/2011, http://redirectix.bulletins-electroniques.com/Hn55B
- BBC, 14/09/2011, http://www.bbc.co.uk/news/science-environment-14916451
- NewScientist, 10/09/2011, page 8


Auteur : Olivier Gloaguen

publié le 21/11/2011

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