Changement climatique, émissions de CO 2 et systèmes énergétiques

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Laure Robillard
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1 08/02/2018 Changement climatique, émissions de CO 2 et systèmes énergétiques Olivier Boucher Institut Pierre-Simon Laplace Remerciements: IPSL CMC, Céline Guivarch (CIRED), Hélène Benveniste (IPSL) Page 1

2 Institut Pierre-Simon Laplace: de la recherche fondamentale sur le climat aux «services climatiques» Fédération francilienne 9 laboratoires 14 sites 1400 personnes Page 2

3 Site instrumenté SIRTA : carrefour de réseaux nationaux et internationaux Page 3 Page 3

hébergement de la plateforme internationale ESGF Collaborations : relais avec l IDRIS pour l hébergement du modèle

4 Services pour la recherche et centre de calcul informatique Sites : UPMC (Jussieu) et Ecole Polytechnique (Palaiseau) Missions : organisation et mise à disposition rapide de l information (observations, simulations) hébergement de la plateforme internationale ESGF Collaborations : relais avec l IDRIS pour l hébergement du modèle CMIP6 (3-4 Po) composante de CLIMERI-France: infrastructure française de modélisation du climat Page 4 Page 4

5 Centre de modélisation du climat : Processus, variabilité climatique, changement climatique NEMO Page 5 Page 5

6 Les services climatiques Littoral Villes Energie Hydrologie Agriculture Santé Qualité de l air Assurance Page 6 Page 6

7 Temps et climat Le temps qu il fait = l état fluctuant de l atmosphère terrestre (et de l océan) autour de nous Le climat = la moyenne, les variations autour de la moyenne et les extrêmes du temps dans une région et sur une longue période Page 7

8 De la variabilité naturelle au réchauffement climatique récent IPCC AR5 chapitre 5 Page 8 Page 8

9 Le réchauffement climatique récent Dans le monde En France Planton et al., La Météorologie, 88, 2014 Page 9 Page 9

10 Diminution de la couverture neigeuse Enneigement au Mont-Blanc 3000 m 1800 m 1200 m Planton et al., La Météorologie, 88, 2014 Page 10 Page 10

11 Le climat: un système chaotique forcé Le système climatique varie en fonction de - Variabilité naturelle - Forçages naturels - Orbite de la Terre - Volcanisme, Soleil - Forçages anthropiques - Gaz à effet de serre - Particules Boucher et al., La Météorologie, 88, 2014 Page 11 Page 11

12 Simulations climatiques pour le 21 e siècle: CNRM et IPSL Boucher et al., La Météorologie, 88, 2014 Page 12 Page 12

13 Certitudes et incertitudes sur les changements climatiques à venir Modèle du CNRM (Météo-France) Modèle IPSL-CM5 Boucher et al., La Météorologie, 88, 2014 Réchauffement (normalisé à 1 C en global) Changement de précipitations (normalisé à 1 C en global) Page 13 Page 13

14 Fonte de la glace de mer arctique RCP2.6 RCP8.5 Boucher et al., La Météorologie, 88, 2014 Page 14 Page 14

15 Impacts du changement climatique Adapted from Stern review (2006) Page 15 Page 15

16 Quel futur? Changement de T moyenne du globe selon 3 scénarios idéalisés IPCC AR5, Chapter 12, 2013 Page 16 Page 16

17 Page 17

18 Fuss et al., Nature Climate Change, 2014 Incertitudes sur - la sensibilité climatique ( C / (Wm -2 ) ) - les rétroactions climat carbone (intensité des puits) Page 18

19 Les INDCs / NDCs : rappels (I)NDC = (Intended) Nationally Determined Contributions Contributions volontaires indiquant les efforts de réduction d émissions pour le moyen terme que chaque Etat est prêt à consentir Mises au point à l échelle nationale par les gouvernements et publiées avant la COP21 Contenus principaux et autres éléments éventuels : Objectifs de réductions d émissions (en absolu ou en relatif) Objectifs de déploiement d énergies renouvelables Objectifs de gestion des forêts Objectifs d adaptation (notamment les pays en voie de développement) Élément essentiel de l Accord de Paris : le mécanisme de révision Cycle de révision des NDC tous les 5 ans Augmentation de l ambition obligatoire Les INDC deviennent NDC Première révision (non obligatoire) : 2018 pour démarrage en 2020 Page 19

20 Projections d émissions 1 C + Benveniste et al., Env. Res. Letters, Perrier et al., The Conversation, Page 20

21 Global Carbon Project Page 21

22 Budgets carbone : période historique Jones et al., ERL, 2016 Page 22

23 Budgets carbone : scénario RCP2.6 Jones et al., ERL, 2016 Page 23

24 Quel scénarios énergétiques? IPCC, Special report 1.5 C, Ne pas citer... ici pour limiter le réchauffement à 1.5 C Page 24

Modèle équilibre offre-demande de l'éolien avec stockage Production éolienne modélisée et dé-biaisée à partir de ERA-i pour 1979-2015 Production normalisée à W avec > 1 coefficient de surproduction

25 Modèle équilibre offre-demande de l'éolien avec stockage Production éolienne modélisée et dé-biaisée à partir de ERA-i pour Production normalisée à W avec > 1 coefficient de surproduction Consommation française normalisée à 1W avec f(t,cycle diurne,jour) Flux de stockage et déstockage non bornés Intermittence des énergies renouvelables France α = 1.5 Europe α = 1.5 L'échelle européenne permet de réduire la variabilité de la production éolienne et de limiter le besoin de stockage qui reste conséquent Travail de S. Lassonde Page 25

26 Afforestation reforestation Technologies à émissions négatives CCS Captage et stockage géologique Captage atmosphérique direct Bio- CCS Biochar Biomasse (bilans C incertains) Page 26

27 Captage du CO 2 atmosphérique Page 27 Graphisme, Marc Jamous, IPSL/UVSQ

important Energie minimale ~22 kj / mol CO 2 capté.

28 Captage atmosphérique direct Adsorption sur des solides, absorption par des solutions plus ou moins alcalines (CaO, NaOH, ), avec ou sans catalyseur Climeworks Carbon engineering Faibles concentrations => Coût énergétique important Energie minimale ~22 kj / mol CO 2 capté. Pour le moment: ~500 kj / mol CO 2 Supprimer 1 Wm -2 de forçage radiatif nécessiterait une quantité d énergie correspondant à 10 années de notre conommation d énergie primaire. Page 28

29 Conclusions Les impacts du changement climatique : vont continuer de se matérialiser dans les décennies qui viennent l adaptation au changement climatique est nécessaire mais leur ampleur dépendra des trajectoires futures démissions. Les engagements des Etats dans l Accord de Paris sont très insuffisants pour garantir les objectifs climatiques (2 C et a fortiori 1.5 C). Il n y a pas de solution miracle pour l atténuation des émissions : - efficacité énergétique - énergies renouvelables (et le stockage qu elles rendent nécessaires) - décarbonation des usages finaux de l énergie (électricité, H 2 ) - bio-ccs?, captage du CO 2 atmosphérique? Page 29

30 IPCC AR5, SPM, 2013 Page 30

31 Asia Latin America Projections d émissions RCP + COP21 Middle East & Africa OECD Reformed countries Globe Page 31

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