Refroidir la planète ? La géo-ingénierie est plus facile à dire qu’à faire

Alors que le monde est confronté à un réchauffement accru, à la fonte des calottes glaciaires, à l’élévation du niveau de la mer, à des phénomènes météorologiques intenses et à d’autres catastrophes mondiales, les scientifiques explorent des moyens de repenser la planète pour contrer les effets du réchauffement climatique.

La surface de la Terre s’est réchauffée, en moyenne sur terre et sur mer, de 1,53 degrés Fahrenheit (0,85 degrés Celsius) depuis 1880, selon le Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat, une organisation internationale créée par les Nations Unies pour évaluer l’état de la science du changement climatique.

Dans le numéro le plus récent de la revue Science, publié en ligne jeudi 20 juillet, deux chercheurs ont donné leur point de vue sur deux méthodes de géo-ingénierie qui pourraient réduire le soi-disant effet de serre, sous lequel les gaz et les nuages ​​​​dans l’atmosphère terrestre piègent la chaleur du soleil. Les deux systèmes pourraient contribuer à un climat plus frais, mais ils ne sont pas sans risques. Et comme les deux chercheurs l’ont clairement indiqué, aucune des deux idées ne traite de l’augmentation des niveaux de dioxyde de carbone (CO2) dans l’atmosphère, qui est principalement responsable du réchauffement climatique et des niveaux plus élevés d’acide océanique. Cette acidité tue les récifs coralliens qui abritent la vie marine et soutiennent les poissons que les humains mangent.

Ulrike Lohmann et Blaž Gasparini, tous deux chercheurs à l’Institut des sciences de l’atmosphère et du climat de l’ETH Zurich en Suisse, ont proposé un plan contre-intuitif : ensemencer la haute atmosphère avec de minuscules particules de poussière du désert pour réduire les cirrus. Ce sont les nuages ​​vaporeux, presque invisibles, qui se forment à haute altitude. Contrairement aux gros nuages ​​gonflés qui réfléchissent la lumière du soleil, ces nuages ​​emprisonnent l’énergie thermique rayonnant de la Terre vers l’espace.

« Si les cirrus se comportent comme une couverture autour de la Terre, vous essayez de vous débarrasser de cette couverture », a déclaré Lohmann, professeur de physique atmosphérique expérimentale à l’ETH Zurich.

Amincir les nuages

L’ensemencement de l’atmosphère avec de la poussière éclaircirait paradoxalement les cirrus, a déclaré Lohman. Dans des circonstances normales, l’atmosphère à des altitudes d’environ 16 000 à 40 000 pieds (4 800 à 12 200 mètres) est pleine de minuscules particules. Certaines sont des particules solides comme la poussière minérale, et d’autres sont des aérosols liquides, comme l’acide sulfurique. Les aérosols liquides gèlent instantanément et créent des cristaux de glace qui forment des cirrus de longue durée.

L’amincissement des cirrus modifie cette dynamique, a déclaré Lohman. L’idée, a déclaré Lohmann, est d’injecter des particules solides, comme la poussière du désert, dans l’atmosphère à des endroits légèrement plus bas que ceux où les cirrus se formeraient naturellement. La quantité de poussière introduite serait bien inférieure au nombre de particules qui existent plus haut. Cette partie est essentielle, car moins de particules attireront plus de vapeur d’eau, créant ainsi des cristaux plus gros. Au fur et à mesure que les cristaux de glace grossissent et deviennent plus lourds, ils tombent sous forme de précipitations et, selon les conditions, s’évaporent avant d’atteindre le sol.

« Vous enlevez la vapeur d’eau, vous enlevez l’humidité et vous empêchez la formation normale de cirrus », a déclaré Lohmann.

Idéalement, la méthode serait appliquée aux endroits les plus sensibles à la formation de cirrus, a déclaré Lohmann – des latitudes géographiques supérieures à 60 degrés, y compris l’Arctique, où les augmentations de température dues au CO2 sont les plus importantes.

Les modèles informatiques des chercheurs ont montré que s’il est fait correctement, l’amincissement des cirrus pourrait réduire les températures mondiales de 0,9 degrés F (0,5 degrés C), a déclaré Lohmann. Mais si elle n’est pas effectuée correctement, l’activité pourrait produire des cirrus là où il n’en existait pas auparavant, contribuant ainsi au problème même qu’elle est censée résoudre, a-t-elle ajouté.

Affaire risquée

Le risque de faire plus de mal que de bien est préoccupant, ont déclaré Ulrike Niemeier, climatologue à l’Institut Max Planck de météorologie de Hambourg, en Allemagne, et sa collègue Simone Tilmes, scientifique de projet au Centre national de recherche atmosphérique à Boulder, Colorado. Niemeier et Tilmes ont publié un commentaire séparé dans le numéro de cette semaine de la revue Science qui traite d’une méthode de géo-ingénierie appelée modification des aérosols stratosphériques (SAM).

SAM consiste à injecter des aérosols de soufre dans la stratosphère pour augmenter la réflectivité de l’atmosphère terrestre. Des modèles informatiques ont montré que SAM pouvait réduire la quantité de lumière solaire qui atteint la surface de la planète. L’effet ressemblerait à celui des nuages ​​​​de cendres qui persistent après les éruptions volcaniques, dont il a été démontré qu’elles abaissent les températures mondiales, ont écrit les chercheurs.

Mais la science derrière SAM en est à ses tout débuts et les technologies pour le déployer ne sont pas développées, ont ajouté les chercheurs.

« C’était notre intention de dire que géoingénierie n’est pas quelque chose que nous devrions avoir à l’esprit comme solution principale », a déclaré Niemeier.

Niemeier et Tilmes ont écrit que différents modèles informatiques identifient systématiquement les effets secondaires de SAM. Par exemple, la réduction du rayonnement solaire entrant réduit également l’évaporation, qui à son tour réduit les précipitations, ce qui peut ralentir le cycle hydrologique, en particulier sous les tropiques, ont écrit les auteurs. Moins de précipitations pourrait augmenter les sécheresses qui dévastent déjà certaines parties du monde.

Bien que les modèles informatiques tendent à s’accorder sur le fait qu’il est préférable d’injecter les aérosols dans la stratosphère au-dessus des tropiques ou des régions subtropicales, et que les aérosols se disperseraient à l’échelle mondiale, les modèles diffèrent sur l’étendue de l’injection requise pour un niveau de refroidissement donné, ont écrit les auteurs.

« La plupart des modèles actuels du système terrestre ne capturent pas de manière adéquate les interactions importantes, telles que le couplage entre les aérosols stratosphériques, la chimie, le rayonnement et le climat. Ils ne peuvent donc pas simuler l’impact total des interventions », ont écrit Niemeier et Tilmes.

Solutions compliquées

Même si les scientifiques pouvaient trouver une méthode précise, les aspects économiques sont ahurissants. L’utilisation de SAM pour faire baisser les températures mondiales de seulement 2 degrés F (1 degré C), aux niveaux préindustriels, nécessiterait des quantités d’injection équivalentes à une éruption volcanique par an de la taille de l’explosion du mont Pinatubo en 1991 aux Philippines – la plus grande éruption volcanique du monde. 100 dernières années, selon l’US Geological Survey. Le coût de la dispersion artificielle d’une telle quantité de contenu coûterait 20 milliards de dollars par an et nécessiterait 6 700 vols d’avions par jour sur 160 ans, ont écrit les chercheurs.

Aucune méthode unique ne peut non plus résoudre le problème du changement climatique dans son ensemble, ont-ils déclaré.

« Toute méthode de géo-ingénierie que nous connaissons ne peut compenser qu’une partie du réchauffement climatique que nous avons », a déclaré Lohmann.

Et aucune méthode conçue pour refroidir la planète ne traite des gaz dans l’atmosphère qui sont à l’origine du problème et contribuent à l’augmentation des niveaux d’acide dans les océans, ont déclaré les chercheurs.

« Cela ne va pas au cœur du problème », a déclaré Lohmann. « L’acidification des océans est en cours. »

Si la société décide d’entreprendre une méthode de géo-ingénierie, a-t-elle déclaré, cette action devrait s’accompagner d’efforts importants pour réduire les émissions de gaz à effet de serre.

Niemeier a déclaré que les réductions d’émissions devraient être l’objectif principal. « Nous sommes assez critiques vis-à-vis de géoingénierie et nous voulons que les gens soient conscients que ce serait difficile. »