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En vedette: Qu’est-ce que la SRM? Injection d’aérosols stratosphériques (IAS) Actualités : Historique de la MRS

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Faisabilité technique et coûts de l’IAS

L’injection d’aérosols stratosphériques (IAS)consiste à disperser des millions de tonnes de particules réfléchissantes dans la haute atmosphère. Cette approche pourrait considérablement influencer le climat, car même une faible quantité de matériau suffirait à produire un important effet de refroidissement. Quels sont les défis techniques et économiques liés au déploiement de la SAI à grande échelle, et qui pourrait être en mesure de le mettre en œuvre ?

Auteur : Josh Horton, Pete Irvine
Reviewed By : Wake Smith, Masahiro Sugiyama
Publié : novembre 26, 2024
Dernière révision : décembre 10, 2024
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Principaux points à retenir:

  • Mettre en place une opération à l’échelle mondiale pour freiner ou arrêter le réchauffement climatique impliquerait le développement d’une flotte d’avions spécialisés. Cela prendrait plusieurs années et représenterait des coûts annuels de plusieurs dizaines de milliards de dollars pour leur construction et leur fonctionnement.
  • Un déploiement à plus basse altitude dans les régions de l'Arctique et de l'Antarctique pourrait se faire en modifiant des avions existants adaptés à cet usage. Cette option réduirait les coûts initiaux, mais son efficacité serait limitée.
  • Bien que de tels déploiements à grande échelle ne puissent être réalisés que par des États puissants, un large éventail d'acteurs, y compris des individus riches, pourrait entreprendre des déploiements beaucoup plus modestes. Cependant, ces derniers auraient un impact négligeable sur le climat.

Le SAI a été décrit par certains comme «facile une méthode technique rapide et abordable pour atténuer les risques liés au climat à moindre coût. Dans cette optique, les chercheurs ont envisagé que de petits États insulaires menacés par des phénomènes météorologiques extrêmes et la montée du niveau de la mer, comme Tuvalu,1 pourraient eux-mêmes déployer l’IAS. D’autres évoquent des milliardaires, surnommés « Greenfingers »2 qui, à l’image de Goldfinger, le célèbre antagoniste de James Bond, pourraient choisir d’agir pour « sauver la planète » en utilisant cette technologie.

Mais dans quelle mesure serait-il simple de mettre en œuvre l’IAS sur les plans technique et économique ?3

Mise en œuvre : méthodes et scénarios

L’une des raisons pour lesquelles le SAI peut avoir un effet de refroidissement important est que les aérosols, de minuscules particules réfléchissantes, qui seraient libérés auraient une durée de vie beaucoup plus longue dans la stratosphère par rapport à la basse atmosphère. Dans la stratosphère, l’absence d’humidité empêche les nuages et la pluie d’éliminer les particules. Au contraire, les vents puissants présents à cette altitude les dispersent efficacement sur toute la planète, y compris vers les pôles.

Stratospheric aerosol injection (SAI)

Tiny particles released in the stratosphere would directly reflect a small fraction of sunlight.

Sunlight

Il serait possible de créer une couche globale de particules ayant une durée de vie de 1 à 2 ans en libérant du dioxyde de soufre (SO2) ou d’autres particules dans la stratosphère tropicale ou subtropicale à environ 20 km d’altitude.4 Cela dépasse cependant le plafond de vol de la plupart des avions, qui est d’environ 13 km, et exigerait donc des méthodes spéciales pour injecter les particules. En dehors des régions subtropicales, la stratosphère se situe à des altitudes bien plus basses, pouvant atteindre 7 km aux pôles. Cependant, les particules libérées à ces niveaux inférieurs auraient une durée de vie réduite, ce qui limiterait leur impact de refroidissement.5

Plusieurs mécanismes ont été explorés par les chercheurs pour acheminer des aérosols dans la stratosphère afin de mettre en œuvre l’IAS, comme l’utilisation de ballons à haute altitude, de tuyaux fixés au sol ou encore de fusées.4 Toutefois, les évaluations techniques montrent systématiquement qu’une flotte d’avions spécialement conçus serait le moyen le plus adapté pour effectuer cette opération.6,7

La mise en place de l’IAS nécessite des spécifications techniques qui dépendent de l’ampleur du déploiement envisagé. Trois scénarios représentatifs sont explorés ici : un déploiement à petite échelle ou une « démonstration » sans effet notable sur le climat, un déploiement polaire à faible altitude visant une baisse globale de 0,1 °C, et un déploiement à l’échelle planétaire, à haute altitude visant une réduction de 1 °C.

Déploiement de l’IAS à petite échelle

Imaginez qu’un acteur veuille larguer une cargaison de SO2 , par exemple, 5 tonnes, dans la stratosphère afin de faire connaître l’IAS et le mettre au cœur des débats internationaux. Un tel déploiement à échelle réduite équivaudrait à un millionième de la quantité requise pour générer un refroidissement climatique notable et n’aurait aucune influence réelle sur le système climatique. Ce type de déploiement ponctuel serait réalisable en achetant un jet d’affaires commercial disponible sur le marché et en l’adaptant pour transporter et relâcher du SO2, le tout pour environ 30 millions de dollars.8

Un jet d’affaires G650 en vol.

(Photo: Adrian Pingstone)

Un exploit de ce genre est réalisable aujourd’hui. De nombreux acteurs, allant des pays de toutes tailles aux entreprises et même aux particuliers, pourraient se lancer dans cette démarche. Toutefois, un tel déploiement à petite échelle serait avant tout symbolique, et tenter de l’étendre en utilisant des jets privés ne permettrait pas d’atteindre un refroidissement substantiel de manière réaliste.4

Déploiement de l’IAS à basse altitude dans les régions polaires

La stratosphère est plus basse aux pôles qu’aux tropiques et subtropiques, ce qui permet aux avions actuels de l’atteindre, rendant ainsi réalisables des déploiements à grande échelle dans les régions polaires avec la technologie actuelle. Un déploiement limité à l’Arctique, mais ayant pour objectif de réduire de 0,1°C la température mondiale, serait réalisable avec une flotte d’avions commerciaux modifiés (comme le Boeing 777)9 injectant environ 2 millions de tonnes de SO2 dans la stratosphère chaque année.10

Un tel déploiement ne serait probablement pas judicieux, car son inefficacité entraînerait des effets secondaires plus importants pour chaque unité de refroidissement obtenue. En outre, si un déploiement asymétrique de l’IAS était étendu pour compenser un important réchauffement, cela provoquerait des modifications majeures des régimes de précipitations dans les zones tropicales.11

Toutefois, la préparation pour un tel déploiement nécessiterait au moins une décennie.9 Les avions devraient être adaptés, ce qui inclurait l’installation de réservoirs, de buses et d’un système de tuyauterie, et des bases aériennes devraient également être construites.9 Les coûts annuels se chiffreraient en milliards de dollars.12

Déploiement d’IAS à l’échelle planétaire

Imaginez maintenant un scénario où un déploiement serait destiné à réduire la température mondiale de 1°C. À la différence d’un déploiement polaire, un déploiement à l’échelle planétaire exigerait une injection stratosphérique dans la région des tropiques.5 La mise en place de ce système nécessiterait la fabrication d’une flotte de centaines d’avions spécialement conçus pour atteindre la stratosphère à haute altitude, capables de se rendre à des zones plus proches de l’équateur.4 Une telle flotte serait chargée d’injecter environ 12 millions de tonnes de SO2 chaque année.13

A diagram of a plane from four angles with a thin fuselage, wide wings, and four engines.

A schematic for a proposed stratospheric aerosol delivery aircraft

Des géants comme Boeing et Airbus seraient capables de développer une flotte de cette envergure. En raison de leur expertise unique, ces sociétés sont en mesure de concevoir, développer et fabriquer les types de structures et de moteurs qui permettrait de répondre aux exigences d’un déploiement planétaire à grande échelle avec les technologies actuelles.14 Pour ces entreprises, le défi technique majeur consisterait à développer des moteurs capables de fonctionner de manière continue à des altitudes élevées.

Un déploiement planétaire à grande échelle, reposant sur une flotte conçue par des fabricants de moteurs et de structures aéronautiques renommés, coûterait des dizaines de milliards de dollars chaque année.6 La mise au point des avions et des infrastructures nécessaires exigerait au moins vingt ans.15

Il est important de souligner que des avancées très rapides dans le domaine aérospatial sont possibles, comme cela a été le cas pendant la course à l’espace et en temps de guerre. On ne sait toutefois pas si des pistes de développement technologique novatrices ou une volonté politique forte pour un programme de développement accéléré se mettront en place.

Faisable pour qui ?

Par conséquent, plus l’ampleur de l’intervention IAS augmente, plus sa mise en œuvre devient complexe et onéreuse. Les actions de ce type peuvent être menées dès aujourd’hui, mais pour les déploiements polaires, et encore plus pour ceux à l’échelle mondiale, il faudra attendre des avancées technologiques et une mise en place d’infrastructures qui prendront des décennies. Néanmoins, bien que la réalisation d’une IAS à grande échelle soit loin d’être simple, elle ne se heurterait pas à des obstacles techniques impossibles à surmonter.

Les ressources techniques et économiques nécessaires à la mise en place de l’IAS, en particulier pour des déploiements de grande ampleur, ne sont pas équitablement réparties à travers le monde. Elles se trouvent majoritairement dans les pays développés et influents. Parallèlement, les pays riches et puissants sont souvent moins exposés aux impacts du changement climatique que les pays en développement. Cela pose la question : que peut-on faire, si tant est qu’il y ait quelque chose à faire, pour s’assurer que les acteurs capables de mettre en œuvre l’IAS prennent en compte les opinions et les intérêts de ceux qui ne disposent pas de ces capacités ?

Scénarios de l'IAS, faisabilité technique et coûts

Scenario Goal Amount of SO2 Technical Requirements Cost
Déploiement de l’IAS à petite échelle Provoquer une réaction Tonnes Jet privé modifié Environ 30 millions de dollars
Déploiement polaire à basse altitude Abaisser les températures mondiales de 0,1°C, avec un déploiement exclusif dans l'Arctique Environ 2 millions de tonnes par an Avions de ligne commerciaux modifiés Des milliards de dollars par an
Déploiement à l'échelle planétaire Réduire les températures mondiales de 1 °C Environ 10 millions de tonnes par an Nouveaux avions spécialisés Des dizaines de milliards de dollars par an

Questions ouvertes

  • Quels États auraient la capacité de développer et de déployer l'IAS à l'échelle planétaire ?
  • Quels pays seraient capables d'entraver le déploiement de l'IAS par d'autres, et par quels moyens ?
  • Combien de temps un État mettrait-il pour développer et déployer l'IAS si cela était une priorité immédiate ?

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Notes de fin d'ouvrage

  1. Millard-Ball A. (2012). The Tuvalu syndrome: can geoengineering solve climate’s collective action problem? Climatic Change. 110(3):1047-66. https://doi.org/10.1007/s10584-011-0102-0
  2. Victor DG. (2008). On the regulation of geoengineering. Oxford Review of Economic Policy. 24(2):322-36. https://doi.org/10.1093/oxrep/grn018
  3. Les défis sociétaux et les coûts liés à l’IAS, comme le phénomène de déplacement des efforts d’atténuation, ne sont pas abordés ici.
  4. Smith W, Wagner G. (2018). Stratospheric Aerosol Injection Tactics and Costs in the First 15 Years of Deployment, Environmental Research Letters 13: 124001. https://doi.org/10.1088/1748-9326/aae98d
  5. Zhang Y, MacMartin DG, Visioni D, et al. (2024). Hemispherically symmetric strategies for stratospheric aerosol injection. Earth System Dynamics. 15(2):191-213. https://doi.org/10.5194/esd-15-191-2024
  6. Smith W. (2020). The Cost of Stratospheric Aerosol Injection Through 2100. Environmental Research Letters 15: 114004. https://doi.org/10.1088/1748-9326/aba7e7
  7. Lockley A, MacMartin D, Hunt H. (2020). An update on engineering issues concerning stratospheric aerosol injection for geoengineering. Environmental Research Communications. 2(8):082001. https://doi.org/10.1088/2515-7620/aba944
  8. En effet, la société Make Sunsets mène actuellement (et de manière controversée) des interventions similaires à l’IAS à micro-échelle en utilisant des ballons météorologiques; cependant, cette approche ne peut pas être mise à l’échelle de manière réaliste.
  9. Smith W, Bartels MF, Boers JG et coll. (2024). On Thin Ice: Solar Geoengineering to Manage Tipping Element Risks in the Cryosphere by 2040. Earth’s Future 12. https://doi.org/10.1029/2024EF004797
  10. Les résultats des chercheurs Lee et al. (2023)11 ont révélé une efficacité de refroidissement de 0,1°C par million de tonnes de SO2 pour une injection d’IAS globale à haute altitude, et de 0,06°C par million de tonnes pour une injection ciblée sur l’Arctique.
  11. Lee WR, MacMartin DG, Visioni D, et al. (2023). High‐latitude stratospheric aerosol injection to preserve the Arctic. Earth’s Future. 11(1):e2022EF003052. https://doi.org/10.1029/2022EF003052
  12. Cette estimation représente environ un dixième du coût du déploiement de 35 milliards de dollars décrit dans Smith et al. 2024.9
  13. Haywood J, Tilmes S, Keutsch F, et al. (2022) Chapter 6: Stratospheric Aerosol injection and its Potential Effect on the Stratospheric Ozone Layer. In: Scientific Assessment of Ozone Depletion 2022. pp. 325–375. https://csl.noaa.gov/assessments/ozone/2022/downloads/Chapter6_2022OzoneAssessment.pdf
  14. Horton JB, Smith W, Keith DW. (under review at Global Policy) Who Could Deploy Stratospheric Aerosol Injection? The US, China, and Large-Scale, Rapid Planetary Cooling. Preprint available at https://media.rff.org/documents/HORTON_paper2.pdf
  15. Smith W. (2024). An assessment of the infrastructural and temporal barriers constraining a near-term implementation of a global stratospheric aerosol injection program. Environmental Research Communications. https://doi.org/10.1088/2515-7620/ad4f5c

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Josh Horton, Pete Irvine (2024) - "Faisabilité technique et coûts de l’IAS" Publié en ligne sur SRM360.org. Récupéré de : 'https://srm360.org/fr/article/faisabilite-technique-et-couts-de-lias/' [Ressource en ligne]

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