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Accueil DEVELOPPEMENT DURABLE Réalisation Pour mieux comprendre le cycle du carbone :Mesurer les émissions de gaz à effet de serre depuis l'espace

Kuwait-Puits de pétrole

Crédits CNES-UNPhoto-John Isaac

Bilan carbone- Comprendre le cycle du carbone et son rôle dans le changement climatique  -Carole Deniel, CNES                                                                   

À l’occasion du sommet de Copenhague, les gaz à effet de serre ont plus que jamais été pointés du doigt dans le réchauffement climatique. Il y a urgence à réduire leurs émissions.

Yannick d’Escatha, président du CNES et Jean Jouzel, éminent climatologue, nous expliquent l’apport des mesures spatiales pour comprendre leur incidence sur le climat.

 En quoi la connaissance du cycle du carbone est-elle fondamentale pour la compréhension de notre planète, et notamment du changement climatique ?

 Yannick d’Escatha : Les analyses du Groupe d’experts Intergouvernemental sur l'Evolution du Climat (GIEC) ont clairement établi le rôle clé de l’augmentation des gaz à effet de serre (GES) dans l’atmosphère, en particulier du CO2 et du CH4, dans l’accroissement observé des températures moyennes mondiales.

La connaissance globale à l’échelle de la planète des sources et des puits de carbone représente donc un élément majeur pour mieux comprendre l’évolution de notre planète et adapter les activités humaines.

Jean Jouzel : Entre 1750 et nos jours, le dioxyde de carbone et le méthane ont contribué respectivement à 63 % et 18 % de l’augmentation de l’effet de serre (2,64 Wm-2) due aux gaz à vie longue émis par les activités humaines (CO2, CH4, N2O et halocarbures).

Les émissions de CO2 sont largement liées à notre utilisation des combustibles fossiles et à la déforestation tandis que la végétation et l’océan en absorbent environ la moitié, participant efficacement à limiter l’augmentation de l’effet de serre.

des mécanismes incertains à mieux préciser

Cependant les mécanismes expliquant l’évolution de ces puits de carbone et leurs rétroactions avec le réchauffement à venir sont encore largement incertains et il est fondamental de les préciser pour réaliser des projections climatiques fiables.

Le CO2, premier contributeur, reste en outre longtemps dans l’atmosphère si bien qu’une stabilisation à long terme de l’effet de serre, objectif ultime de la « convention climat », passe par une stabilisation de sa concentration dans l’atmosphère.

les concentrations de CH4 pourraient être rapidement réduites

En complément, il est, à court terme, intéressant de diminuer les concentrations du CH4, largement émis, pour sa partie anthropogénique, par l’agriculture et les décharges.

Sa durée de vie plus courte (environ dix ans) et l’existence de solutions d’atténuation des émissions font qu’il peut être assez rapide de réduire les émissions anthropogéniques de méthane. On comprend donc qu’il est indispensable de bien connaître le cycle du carbone, dont CO2 et CH4 sont les deux composés clés, pour appréhender correctement l’évolution de notre climat au cours du xxie siècle et au-delà. Le débat est d’autant plus aigu que les concentrations de CO2 n’ont jamais aussi rapidement augmenté que depuis le début de ce siècle.

 Quels sont les enjeux pour la mesure du carbone depuis l’espace ?

 Yannick d’Escatha : La connaissance des flux naturels et anthropiques de CO2 et CH4 ne peut s’appuyer que sur des données précises. Le protocole de Kyoto exige que les pays l’ayant ratifié fassent régulièrement un rapport sur leurs émissions.

La mesure du carbone depuis l’espace offre la possibilité d’obtenir une cartographie homogène à l’échelle de la planète, en complément de mesures plus précises effectuées depuis le sol.

Quelle que soit la région du globe, la mesure issue d’un satellite peut subir le même traitement algorithmique, de calibration et  d’assurance qualité. Ce traitement peut être optimisé et analysé afin que chacun puisse reconnaître la validité de l’information. L’outil spatial permet une vision intégrée et vient compléter les réseaux sol, notamment pour les régions continentales peu accessibles (grands territoires arctiques, zones tropicales) et pour les océans (deux tiers de notre planète).

Sur des régions industrialisées comme l’Europe, la Chine ou les États-Unis, dont les émissions dominent le bilan de carbone, une mesure spatiale du CO2 permettrait, en combinaison des réseaux sol, d’améliorer la quantification des flux régionaux.

 Jean Jouzel : À la nécessité d’améliorer notre connaissance du cycle du carbone, en particulier de l’évolution des sources et puits respectifs de CO2 et de CH4, de leurs interactions avec le climat (dans le cas du méthane avec la chimie de l’atmosphère) s’ajoute celle d’un suivi des décisions qui devraient être prises dans le cadre de « la convention climat ».

Sur ces deux aspects, connaissance et contrôle, les mesures faites depuis l’espace ont l’avantage de donner une vision globale de paramètres directement pertinents au cycle du carbone (suivi de la végétation, des zones inondées, de la productivité océanique, etc.).

Depuis le début des années 2000, certains instruments capables de mesurer les gaz à effet de serre depuis l’espace ont été mis en orbite.

Il s’agit par exemple de Iasi (Metop) ou Sciamachy (Envisat) pour le méthane, plus récemment des instruments du satellite Gosat pour le CO2. Grâce à un traitement mathématique complexe inversant le transfert radiatif dans l’atmosphère, ces instruments convertissent généralement les luminances mesurées en colonnes intégrées de gaz. L’enjeu principal de ces mesures depuis l’espace est de parvenir à une précision suffisante pour aider à la localisation des sources et puits de gaz à effet de serre et, à terme, à la vérification des émissions régionales de ces composés.

  En France, quelles sont les travaux et les projets pour développer la stratégie d’observation ?

 Yannick d’Escatha : D’abord, la France possède une expertise scientifique de premier plan au sein de plusieurs laboratoires de recherche reconnus internationalement, notamment au sein de l’IPSL. Ces derniers ont participé aux travaux du GIEC.

Ils orchestrent au niveau européen un vaste réseau de mesure au sol (Icos) et ont développé de nombreux outils de mesure et de modélisation. En effet, de nombreux développements autour de la mesure active dans l’atmosphère (Lidar) ont déjà été utilisés depuis le sol ou les avions.

Ils ont permis aux scientifiques français de piloter un projet de mesure du CO2  par Lidar depuis l’espace (A-Scope) déposé à l’Esa, mais non retenu car jugé trop risqué.

Par ailleurs, le CNES a développé dans les années 1990 une solide expertise en matière de sondage par spectrométrie haute résolution avec le projet Iasi.

Nous avons lancé dès 2001 des études préliminaires sur un concept de spectroscopie passive innovant, l’interférométrie statique (objet d’un brevet du CNES), notamment pour des mesures de colonnes de CO2.

Cette étude de R&T avait été initiée à l’occasion d’un projet proposé à l’Esa (Carbosat) en 2001 mais jugé techniquement non mature à l’époque.

Sept ans plus tard, le concept est validé et fait l’objet d’une proposition dans le cadre d’une phase 0 du CNES débutée en 2008.

Il s’agit du projet de microsatellite Microcarb, sur une plateforme Myriade du CNES, qui permettra à la France et à l’Europe d’être présents parmi les premiers sur ce domaine scientifique et politique de grande importance.

Grâce à l’expertise de pointe de ses laboratoires de recherche, à l’innovation technologique du CNES et aux capacités de son industrie spatiale, la France a toutes les compétences nécessaires pour réaliser cette mission ambitieuse. Fort des expériences menées autour de Iasi, Oco et Gosat, les points durs pour la mesure depuis l’espace du dioxyde de carbone à la précision requise sont aujourd’hui bien identifiés et  résolus ou en passe de l’être.

Jean Jouzel : Depuis son origine au début des années 1990, le réseau français de suivi des gaz à effet de serre travaille en partenariat avec les autres réseaux européens. Le suivi des gaz à effet de serre à ce niveau est en voie de structuration en vue de pérenniser les stations de mesures de surface, actuellement financées par des projets de recherche à court terme.

Cet effort se matérialise par le projet d’infrastructure européenne Icos (Integrated Carbon Observing System), qui regroupe les principaux acteurs du suivi des gaz à effet de serre carbonés en Europe. Cette infrastructure compléterait avantageusement les données spatiales formant un ensemble très complémentaire. Plus nombreuses mais moins précises, celles-ci requièrent en effet des systèmes de validation au sol et, par télédétection depuis le sol, dans l’atmosphère.

Au niveau international, des projets collaboratifs comme le Global Carbon Project permettent de faire chaque année le bilan des connaissances disponibles sur les sources et puits de gaz à effet de serre. 

Mis à jour (Mardi, 16 Mars 2010 20:05)

 

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