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Comprendre la géoingénierie dans l'ère de la crise climatique

La géoingénierie représente l'une des approches les plus controversées et potentiellement les plus transformatrices pour faire face aux changements climatiques au XXIe siècle. À mesure que les températures mondiales continuent d'augmenter et que les impacts des changements climatiques s'intensifient, les scientifiques, les décideurs et les chercheurs étudient des interventions délibérées et à grande échelle dans le système climatique terrestre pour contrer les tendances du réchauffement.

Le concept de géoingénierie englobe un large éventail de techniques conçues pour manipuler le système climatique de la Terre à l'échelle planétaire. De la réflexion du soleil dans l'espace à l'élimination du dioxyde de carbone de l'atmosphère, ces approches représentent les tentatives les plus ambitieuses de l'humanité pour concevoir des solutions à la crise climatique. Cependant, le déploiement de ces technologies soulève de profondes questions sur les risques environnementaux, les défis de gouvernance et le potentiel de conséquences imprévues qui pourraient remodeler les paysages physiques de manière que nous commençons à comprendre.

Historiquement, le sujet de la géoingénierie a été profondément controversé dans la communauté du changement climatique, avec une hésitation extrême et des tabous entourant à la fois l'engagement scientifique et la gouvernance dans le domaine. Bien qu'il y ait encore des réticences, les grandes institutions et organisations ayant une forte influence montrent des signes d'un changement majeur de perception, d'activité et d'intérêt au cours des deux à trois dernières années.

Les deux principales catégories de géoingénierie

Les techniques de géoingénierie sont généralement divisées en deux catégories distinctes, chacune comportant des approches fondamentalement différentes pour faire face aux changements climatiques et chacune ayant des implications uniques pour les paysages physiques et les systèmes environnementaux.

Gestion des rayonnements solaires : Reflecting Sunlight to Cool the Planet

La géoingénierie solaire renvoie aux approches proposées pour refroidir la Terre en réfléchissant au rayonnement solaire dans l'espace.Les deux approches principales étudiées sont l'injection d'aérosols stratosphériques (ISC) et l'éclairement des nuages marins (BCM).Ces techniques visent à réduire la quantité d'énergie solaire absorbée par la surface et l'atmosphère de la Terre, ce qui abaisse les températures mondiales sans s'attaquer directement à la cause profonde du changement climatique.

L'injection d'aérosols stratosphériques (SAI) représente l'une des techniques de gestion du rayonnement solaire les plus étudiées.Pour l'injection d'aérosols stratosphériques (SAI), de petites particules seraient introduites dans la haute atmosphère pour refléter la lumière du soleil et induire une diminution globale.Cette approche imite l'effet de refroidissement naturel observé après les grandes éruptions volcaniques, lorsque des particules de dioxyde de soufre sont éjectées dans la stratosphère et réduisent temporairement les températures mondiales.

La mise en œuvre de l'ISA impliquerait la dispersion des particules d'aérosols par aéronefs ou systèmes de distribution spécialisés à une altitude d'environ 20 kilomètres au-dessus de la surface de la Terre. Ces particules resteraient suspendues dans la stratosphère pendant de longues périodes, dispersant le rayonnement solaire entrant dans l'espace avant de pouvoir réchauffer la surface de la planète.

Le brillance des nuages marins (MCB)[ offre une approche plus localisée de la gestion des rayonnements solaires. Le MCB impliquerait la pulvérisation de sel marin dans des nuages marins de faible altitude afin d'améliorer leur luminosité et leur réflectivité afin d'augmenter le refroidissement à l'échelle régionale.

Les petites gouttelettes d'eau de mer sont pulvérisées dans l'air pour augmenter la réflectivité des nuages. Les fines particules de sel de mer améliorent les noyaux de condensation des nuages, rendant ainsi les nuages plus réfléchissants. Des expériences sur le terrain ont commencé à tester cette approche dans des conditions réelles. Des essais en extérieur de MCB ont été réalisés depuis 2020, à proximité de Big Broadhurst Reef au large de Townsville dans le Queensland en 2020 et 2022, au-dessus de Heron Reef au large de Gladstone dans le Queensland en 2023, et au-dessus de Gouda Reef, à 500 km au large de la côte du Queensland, en 2024.

Parmi les autres techniques de gestion des rayonnements solaires à l'étude, on compte l'éclaircissement du cirrus, qui vise à réduire l'effet de réchauffement des nuages de glace de haute altitude, et la modification de l'albédo de surface, qui implique une augmentation de la réflectivité des surfaces du sol par des changements dans l'utilisation des terres, les matériaux de construction ou le couvert végétal.

Élimination du dioxyde de carbone: extraction de gaz à effet de serre de l'atmosphère

La deuxième grande catégorie de géoingénierie est l'élimination du dioxyde de carbone directement dans l'atmosphère. L'élimination du dioxyde de carbone (CDR) fait référence à des stratégies qui éliminent le CO2 de l'atmosphère pour le stockage à long terme dans les réservoirs terrestres ou océaniques. Le CDR vise à réduire le CO2 atmosphérique, s'attaquant ainsi directement à la principale cause sous-jacente du changement climatique.

En 2023, on estime que le CDR enlève environ 2 gigatons de CO2 par an, ce qui équivaut à environ 4 % des gaz à effet de serre émis par les activités humaines. Il est possible d'éliminer et de séquestrer jusqu'à 10 gigatons de dioxyde de carbone par an en utilisant les méthodes du CDR qui peuvent être déployées de façon sécuritaire et économique maintenant.

Le sixième rapport d'évaluation du GIEC (RA6) considère que le CDR est un élément nécessaire des stratégies efficaces pour limiter le réchauffement de la planète à 1,5 à 2 °C. Le rapport sur l'état de l'élimination du dioxyde de carbone (2e édition, 2024) estime que l'élimination du CO2 de 7 à 9 gigatonnes (Gt) sera nécessaire chaque année d'ici 2050 pour atteindre les objectifs climatiques de l'Accord de Paris.

Le captage direct d'air (DAC)[ représente l'une des approches de DAC les plus avancées sur le plan technologique. Le DAC consiste à capturer le dioxyde de carbone directement dans l'atmosphère. Bien que le DAC soit actuellement déployé principalement par le biais de projets pilotes, il devrait s'accroître rapidement, atteignant environ 90 millions de tonnes de CO2 par année d'ici 2030 et un peu moins de 1 gigatonne par année d'ici 2050.

Les installations de DAC à grande échelle nécessitent des terrains importants pour l'installation du matériel, des installations de production d'énergie pour alimenter le processus de capture et des réseaux de pipelines potentiellement étendus pour transporter le CO2 capturé vers les sites de stockage.

La bioénergie avec captage et stockage du carbone (BECCS) combine l'élimination biologique du carbone avec des systèmes de captage technologiques. La BECCS intègre la production de bioénergie avec le captage du carbone, offrant une évolutivité et un potentiel rentable, particulièrement dans les régions riches en infrastructures forestières et géologiques de stockage.

Les incidences sur le paysage de la BECCS sont importantes, car elles exigent de vastes superficies de terres consacrées à la culture de cultures énergétiques, ce qui peut entraîner une concurrence avec la production alimentaire, des changements dans les modes d'utilisation des terres et des impacts potentiels sur la biodiversité et les services écosystémiques.

La minéralisation du carbone peut également être utilisée pour séquestrer le dioxyde de carbone déjà capturé en injectant ce CO2 dans des roches appropriées où il réagit pour former un carbonate solide, le stockant en permanence. Cette approche consiste à étendre les roches de silicate broyées sur des terres agricoles ou des zones côtières, où elles réagissent avec le CO2 dans l'eau de pluie pour former des minéraux carbonés stables.

Les méthodes de CDR basées sur l'océan tirent parti de la capacité naturelle de l'océan d'absorber et de stocker du dioxyde de carbone.Ces méthodes sont appelées fertilisation de l'océan, amélioration de l'alcalinité de l'océan, restauration des zones humides et approches du carbone bleu.

Les solutions fondées sur la nature[ comprennent le boisement, le reboisement et la restauration des zones humides.Les méthodes classiques sont celles qui sont déjà bien établies et qui font partie des activités de changement d'affectation des terres ou de foresterie (p. ex., reboisement/boisement, restauration des zones humides, carbone du sol).Ces approches travaillent avec les écosystèmes naturels pour améliorer leur capacité de piégeage du carbone, offrant des avantages conjoints pour la biodiversité et les services écosystémiques tout en transformant les paysages physiques par l'établissement de la végétation et la restauration des écosystèmes.

Impacts directs sur les paysages physiques

Le déploiement de technologies de géoingénierie à l'échelle modifierait inévitablement les paysages physiques de nombreuses façons, allant de changements subtils dans les microclimats à des transformations spectaculaires de l'utilisation des terres et de la structure des écosystèmes.

Altérations atmosphériques et climatiques

Les techniques de gestion des rayonnements solaires modifieraient fondamentalement les conditions atmosphériques qui façonnent les paysages physiques. L'introduction d'aérosols dans la stratosphère ou l'éclairement des nuages marins modifierait la qualité et la quantité de la lumière solaire atteignant la surface de la Terre, avec des effets en cascade sur la température, les précipitations et les conditions météorologiques.

Les changements dans les modèles de précipitations pourraient avoir une incidence significative sur les taux d'érosion, le transport des sédiments, la formation et l'évolution des formes de terres. Les régions où les précipitations sont réduites pourraient voir une diminution de l'érosion et une évolution plus lente du paysage, tandis que les régions où les précipitations sont accrues pourraient faire face à une érosion accélérée, à des glissements de terrain et à des changements de morphologie des rivières.

L'altération de la couverture nuageuse par l'éclairement des nuages marins affecterait non seulement les températures régionales, mais aussi la distribution des rayonnements solaires dans les paysages.

Les changements de température induits par la gestion du rayonnement solaire pourraient affecter la stabilité du pergélisol dans les régions à haute latitude, ralentir ou accélérer les processus de dégel qui remodelent actuellement les paysages arctiques et subarctiques. De même, les changements de température et de précipitations pourraient influencer la dynamique des glaciers, affecter les taux de progression ou de recul glaciaires et modifier les paysages façonnés par les processus glaciaires.

Transformation de l'utilisation des terres pour l'infrastructure d'enlèvement du carbone

Les installations de captage d'air direct, bien que plus compactes que certaines autres approches du CDR, exigent encore des terrains importants pour l'équipement, la production d'énergie et l'infrastructure de soutien. La construction de ces installations comprend le défrichage, le classement et l'installation de systèmes mécaniques étendus, modifiant en permanence la topographie locale et les modes d'utilisation des terres.

Les besoins énergétiques des installations du CAD exigent soit une connexion aux réseaux électriques existants, soit la construction d'installations d'énergie renouvelable spécialisées telles que des parcs solaires ou des éoliennes, qui ont elles-mêmes une empreinte de paysage importante, ce qui nécessite un nettoyage supplémentaire des terres et un développement des infrastructures qui peuvent fragmenter les habitats et modifier les schémas de drainage naturels.

Le stockage du dioxyde de carbone capturé nécessite l'accès à des formations géologiques appropriées, généralement des aquifères salins profonds ou des réservoirs de pétrole et de gaz épuisés. L'infrastructure pour le transport du CO2 des installations de captage aux sites de stockage comprend des réseaux de pipelines qui traversent divers paysages, exigent des emprises, un accès périodique à l'entretien et des stations de surveillance.

La bioénergie avec capture et stockage du carbone représente peut-être la transformation la plus spectaculaire du paysage entre les technologies du CDR. Certaines voies d'atténuation proposent d'atteindre des taux plus élevés de CDR par le déploiement massif d'une technologie; toutefois, ces voies supposent que des centaines de millions d'hectares de terres cultivées sont converties en cultures de biocarburants.

La culture de cultures énergétiques pour la BECCS consiste à établir des plantations monocultures d'espèces à croissance rapide telles que les cultures ligneuses à feuilles de substitution, les cultures à mécanthène ou les cultures ligneuses à rotation courte. Ces plantations remplacent divers écosystèmes naturels ou paysages agricoles traditionnels par des peuplements végétaux uniformes optimisés pour la production de biomasse.

Modifications des paysages côtiers et marins

L'amélioration de l'alcalinité océanique consiste à ajouter de grandes quantités de matériaux alcalins à l'eau de mer, ce qui pourrait affecter la dynamique des sédiments côtiers, les gradients de chimie de l'eau et la structure physique des écosystèmes côtiers.

Les infrastructures nécessaires à l'amélioration de l'alcalinité des océans comprennent des installations de traitement et de distribution des matériaux alcalins, qui seraient situés dans les zones côtières, ce qui modifierait les paysages côtiers par la construction d'usines de traitement, d'installations de stockage et de systèmes de distribution.

Les opérations d'éclaircie des nuages marins, tout en affectant principalement les conditions atmosphériques, exigent une infrastructure maritime, y compris des navires spécialisés ou des plates-formes en mer, pour produire et disperser des aérosols de sel de mer. Le MCB pourrait être mis en oeuvre en utilisant des flottes de navires à rotor sans équipage pour disperser la brume d'eau de mer dans les airs.

La restauration des zones humides et les approches au carbone bleu, bien qu'elles soient généralement bénéfiques pour la santé des écosystèmes, transforment néanmoins les paysages en convertissant les zones côtières dégradées ou développées en systèmes naturels de zones humides.

Amélioration de l'altération de l'atmosphère et de la modification du paysage

Les méthodes améliorées d'altération comprennent la propagation de roches de silicate broyées sur les terres agricoles ou sur d'autres surfaces terrestres pour accélérer les processus de séquestration naturelle du carbone.

L'exploitation minière, le broyage et le transport de matériaux rocheux pour améliorer les conditions météorologiques créent son propre ensemble d'impacts sur le paysage. Les opérations de carrières éliminent les roches des sources, créent des fouilles et modifient la topographie locale. Le traitement des roches en particules fines nécessite des installations industrielles qui transforment les paysages locaux, tandis que le transport des roches broyées vers les sites d'application implique de vastes réseaux routiers et le trafic de véhicules qui peuvent affecter les profils de compactage et d'érosion des sols.

L'application de roches concassées sur les terres agricoles modifie la texture du sol, les caractéristiques de drainage et la disponibilité des nutriments. Au fil du temps, les particules de roche étant météorologiques et réagissent avec le CO2, elles modifient la chimie du sol et peuvent affecter les modes de croissance des plantes, les taux d'érosion et le mouvement de l'eau à travers les profils du sol.

Effets sur l'érosion, la sédimentation et les processus géomorphologiques

Les interventions en géoingénierie peuvent modifier de façon significative les processus géomorphologiques fondamentaux qui façonnent la surface de la Terre.Ces changements s'effectuent par plusieurs voies, affectant les taux et les modèles d'érosion, de transport des sédiments et d'évolution du paysage.

Changements dans le profil des précipitations et dynamique de l'érosion

Les techniques de gestion des rayonnements solaires pourraient modifier les modèles de précipitations aux échelles régionale et mondiale, avec des conséquences directes sur les processus d'érosion. Les changements dans l'intensité des précipitations, la fréquence et la distribution saisonnière affecteraient la puissance érosive de l'eau sur les paysages.

Les précipitations plus intenses entraînent un ruissellement de surface plus important, une augmentation de la capacité de l'eau à détacher et à transporter les particules du sol, ce qui pourrait entraîner une augmentation de la formation de ravines, une accélération de l'érosion du versant des collines et une augmentation des charges sédimentaires dans les rivières et les cours d'eau.

La redistribution spatiale des précipitations pourrait créer de nouveaux modèles d'érosion et de dépôt dans les paysages. Les bassins versants qui deviennent plus humides pourraient connaître une augmentation de la puissance du cours d'eau et de l'incision du chenal, tandis que ceux qui deviennent plus secs pourraient voir une réduction de la capacité de transport des sédiments et une augmentation des dépôts dans les systèmes de chenal.

Effets de la température sur l'altération physique

Les changements de température induits par la géoingénierie affecteraient les processus physiques d'altération qui décomposent la roche et contribuent à l'évolution du paysage. Les cycles de gel-dégel, qui sont particulièrement importants dans les environnements à haute latitude et à haute altitude, dépendent des températures fluctuantes autour du point de congélation de l'eau.

Dans les régions de pergélisol, les changements de température pourraient accélérer ou ralentir le dégel des sols gelés, ce qui aurait de profondes répercussions sur la stabilité du paysage. Le dégel du pergélisol entraîne une subsidence au sol, la formation de caractéristiques thermokarst et une disponibilité accrue des sédiments pour l'érosion et le transport.

L'expansion et la contraction thermiques des surfaces rocheuses, entraînées par les variations quotidiennes et saisonnières de température, contribuent à la dégradation des roches par l'altération thermique des contraintes.

Changements de végétation et stabilité du paysage

Les changements de température, de précipitations et de rayonnement solaire induits par la géoingénierie affecteraient les modèles de végétation, qui à leur tour influencent les processus d'érosion et de sédimentation. La végétation joue un rôle crucial dans la stabilisation des paysages en protégeant les surfaces du sol contre les effets de la goutte de pluie, en réduisant les vitesses de ruissellement de surface et en liant les particules du sol aux systèmes racinaires.

Les changements de couverture végétale résultant de conditions climatiques modifiées affecteraient les taux d'érosion dans divers paysages. Les zones où la végétation devient plus clairsemée en raison de précipitations réduites ou de changements dans les conditions de croissance deviendraient plus vulnérables à l'érosion.

La conversion des terres en cultures énergétiques pour le BECCS remplacerait les communautés végétales naturelles par des systèmes agricoles gérés, ce qui permettrait généralement de réduire l'érosion de façon moins efficace que les divers écosystèmes naturels, surtout pendant les phases d'établissement où la couverture du sol est incomplète.

Dynamique de l'érosion côtière et des sédiments

Les interventions géotechniques pourraient avoir des répercussions sur les processus d'érosion côtière par l'intermédiaire de mécanismes multiples. Les changements de fréquence et d'intensité des tempêtes, influencés par des conditions atmosphériques altérées, affecteraient l'énergie des vagues atteignant les côtes et la puissance érosive des tempêtes côtières.

L'amélioration de l'alcalinité océanique et d'autres approches de la DRC marine pourraient influer sur la dynamique des sédiments côtiers en modifiant la chimie de l'eau et en influençant potentiellement le comportement des particules de sédiments dans les eaux côtières.

La restauration des zones humides côtières en tant que stratégie d'élimination du carbone transformerait la dynamique des sédiments côtiers en rétablissant les schémas naturels de piégeage et d'accrétion des sédiments. La végétation des zones humides ralentit le mouvement de l'eau, favorise le dépôt des sédiments et construit progressivement des paysages côtiers.

Impacts des écosystèmes et de la biodiversité sur les paysages

La structure physique des paysages est intimement liée aux écosystèmes qu'ils soutiennent, et les interventions de géoingénierie qui affectent les écosystèmes modifieront par conséquent les caractéristiques du paysage.

Fragmentation de l'habitat et connectivité du paysage

L'infrastructure nécessaire au déploiement à grande échelle de la géoingénierie fragmenterait les habitats naturels et modifierait la connectivité du paysage. Les installations de capture aérienne directe, les réseaux de pipelines, les plantations de cultures énergétiques et les infrastructures connexes créent des obstacles au déplacement de la faune et divisent les habitats continus en parcelles isolées.

Les paysages fragmentés connaissent des changements dans les modes de dispersion des semences, de pollinisation et de cycle des nutriments, qui peuvent influer sur la composition et la structure de la végétation.

La conversion de vastes terres en cultures énergétiques pour le BECCS créerait des paysages monoculturels très étendus qui diffèrent fondamentalement des écosystèmes naturels dans leur structure et leur fonction. Ces paysages simplifiés favorisent généralement la réduction de la biodiversité et des processus écologiques modifiés, avec des conséquences pour la stabilité du paysage et la résilience aux perturbations.

Modification des écosystèmes du sol

Les interventions de géoingénierie peuvent affecter les écosystèmes du sol, qui jouent un rôle crucial dans les processus paysagers. Les approches améliorées d'altération des conditions atmosphériques modifient directement la chimie et la structure du sol en ajoutant des matériaux de roche concassée.

Les changements dans les écosystèmes du sol influent sur les propriétés physiques des sols, y compris leur résistance à l'érosion, leur capacité de rétention d'eau et leur capacité à soutenir la végétation.

La culture de cultures énergétiques pour le BECCS affecte les écosystèmes du sol par des pratiques agricoles, notamment le travail du sol, la fertilisation et l'application de pesticides, qui peuvent réduire la teneur en matière organique du sol, modifier la structure du sol et affecter les communautés biologiques qui contribuent à la formation et à la stabilité du sol.

Changements des écosystèmes aquatiques et effets du paysage

Les changements induits par la géoingénierie dans les écosystèmes aquatiques peuvent influer sur les caractéristiques physiques des plans d'eau et des paysages associés.

Les changements dans les communautés de végétation aquatique, influencés par la chimie de l'eau ou les conditions de température, affecteraient la dynamique des sédiments dans les rivières, les lacs et les milieux humides.

Les approches de la DMC fondées sur les océans qui modifient la chimie de l'eau de mer pourraient avoir des répercussions sur les écosystèmes marins de façon à influer sur les processus du paysage côtier.

Modifications du climat régional et local

Bien que la géoingénierie soit souvent discutée en termes d'effets climatiques mondiaux, la mise en œuvre de ces technologies créerait des modifications climatiques régionales et locales qui affecteraient directement les paysages physiques dans des zones spécifiques.

Modification des microclimats à partir des infrastructures

Les grandes installations de captage direct de l'air modifient les modèles de vent, la répartition de la température et les niveaux d'humidité locaux en raison de leur présence physique et de leurs caractéristiques opérationnelles. Ces changements peuvent affecter la croissance de la végétation, les profils d'humidité du sol et les processus d'érosion dans les zones entourant immédiatement les installations.

Les plantations de cultures énergétiques créent des microclimats distincts par rapport aux écosystèmes naturels ou aux systèmes agricoles qu'elles remplacent. Les peuplements monocultures de hautes herbes ou de cultures ligneuses modifient les modèles de vent, la répartition de l'ombre et les taux d'évapotranspiration, créant des conditions de température et d'humidité différentes au niveau du sol.

Les panneaux solaires altèrent l'albédo de surface, la température et la distribution des précipitations qui atteignent le sol sous eux. Les éoliennes affectent les modèles d'éolien locaux et peuvent influencer la distribution de la température et de l'humidité dans leur voisinage. Ces modifications microclimatiques affectent les caractéristiques physiques et écologiques des paysages où des infrastructures d'énergie renouvelable sont déployées.

Redistribution régionale des précipitations

Les techniques de gestion des rayonnements solaires pourraient redistribuer les précipitations à l'échelle régionale, créant des zones plus humides ou plus sèches par rapport aux conditions actuelles. La géoingénierie solaire pourrait « introduire une vaste gamme de nouveaux risques pour les personnes et les écosystèmes, qui ne sont pas bien compris », ont déclaré les scientifiques du GIEC dans leur dernière évaluation des sciences climatiques.

Les régions où les précipitations sont plus élevées seraient touchées par une érosion accrue, un transport plus important des sédiments dans les systèmes fluviaux et une activité potentiellement accrue des glissements de terrain sur les pentes escarpées.

Les zones où les précipitations sont réduites connaîtraient une diminution des taux d'érosion et une évolution plus lente du paysage. Toutefois, une diminution de la disponibilité de l'eau pourrait entraîner une perte de végétation, ce qui pourrait accroître la vulnérabilité à l'érosion malgré une baisse des précipitations.

Les limites entre les régions qui connaissent des variations de précipitations différentes créeraient des zones de transition où les processus paysagers se déplacent sur des distances relativement courtes, et pourraient connaître une évolution particulièrement dynamique du paysage à mesure que les écosystèmes et les processus physiques s'adaptent aux conditions changeantes.

Modifications de la température

Les interventions géoingénierie pourraient modifier les gradients de température dans les paysages, ce qui aurait une incidence sur la répartition des zones climatiques et les processus physiques associés aux différents régimes de température.

Les paysages montagneux sont particulièrement sensibles aux changements de température, car ils englobent plusieurs zones climatiques dans des zones géographiques relativement petites. Les changements de gradients de température déplaceraient ces zones climatiques en pente ascendante ou descendante, affectant la répartition de la végétation, l'étendue des glaciers et des champs de neige, et les taux de phénomènes physiques d'altération à différentes altitudes.

Dans les régions polaires et subpolaires, les changements de température affecteraient l'étendue et la stabilité du pergélisol, avec des effets en cascade sur les processus paysagers. La limite entre le pergélisol et le sol gelé est particulièrement dynamique, et les changements dans cette limite créeraient des zones de changement de paysage actif à mesure que la glace souterraine fond et que des sédiments gelés auparavant deviennent disponibles pour l'érosion et le transport.

Conséquences imprévues et risques pour le paysage

Le déploiement de technologies de géoingénierie à des échelles suffisantes pour affecter le climat mondial comporte des risques inhérents de conséquences imprévues qui pourraient avoir des répercussions importantes sur les paysages physiques de manière inattendue.

Résiliation Choc et changement de paysage rapide

Un des risques les plus importants associés à la gestion du rayonnement solaire est le risque de « choc de terminaison » – un réchauffement rapide qui se produirait si les interventions de géoingénierie étaient soudainement arrêtées après avoir été déployées pendant une longue période. Il y a aussi des questions sur la durée de cette technologie et sur ce qui se passera après qu'elle ait été arrêtée.

Les régions de pergélisol qui sont restées stables dans des conditions de refroidissement géotechnique peuvent connaître un dégel rapide, entraînant une subsidence étendue au sol, la formation de thermokarst et des rejets massifs de sédiments préalablement gelés. Les glaciers qui ont atteint une stabilité temporaire peuvent subir un recul rapide, modifiant de façon spectaculaire les paysages glaciés et les systèmes en aval dépendant de l'eau de fonte glaciaire.

Les écosystèmes qui s'étaient adaptés aux conditions modifiées par la géoingénierie pourraient ne pas pouvoir s'adapter assez rapidement au réchauffement rapide, ce qui entraînerait une perte de végétation généralisée et une augmentation de l'érosion et de l'instabilité du paysage.

Interactions inattendues avec les systèmes naturels

Les interventions géoingénierie pourraient interagir avec la variabilité du climat naturel et les processus du système terrestre de manière inattendue, créant des impacts paysagers qui n'étaient pas prévus dans les études de modélisation. Comme les nuages sont compliqués et mal compris, les risques d'éclaircir les nuages marins sont peu clairs à partir de 2025.

Les interactions entre les conditions atmosphériques modifiées par la géoingénierie et les phénomènes naturels tels que les événements El Niño, les systèmes de mousson ou les schémas de circulation atmosphérique pourraient créer des anomalies climatiques régionales ayant des impacts importants sur le paysage, qui pourraient entraîner des phénomènes météorologiques extrêmes, des sécheresses prolongées ou des périodes humides, ou des schémas saisonniers inhabituels qui affectent les processus du paysage de façon différente des conditions actuelles et des effets prévus sur la géoingénierie.

Les changements chimiques et physiques introduits par la géoingénierie pourraient déclencher des boucles de rétroaction dans les systèmes terrestres qui amplifient ou modifient les effets prévus. Par exemple, les changements dans les modèles de végétation résultant de précipitations altérées pourraient affecter les taux d'albédo de surface et d'évapotranspiration, créant ainsi des rétroactions climatiques supplémentaires qui influencent l'évolution du paysage de manière inattendue.

Effets cumulatifs et synergiques

Le déploiement simultané de multiples approches de géoingénierie ou l'interaction de la géoingénierie avec d'autres activités humaines touchant les paysages pourraient créer des effets cumulatifs et synergiques difficiles à prévoir. La combinaison de la gestion du rayonnement solaire et de l'élimination du dioxyde de carbone, par exemple, pourrait produire des impacts paysagers qui diffèrent de la somme de leurs effets individuels.

Des interventions en géoingénierie se produiraient dans un monde qui connaît déjà des impacts humains importants sur les paysages par l'urbanisation, l'agriculture, l'extraction des ressources et d'autres activités. L'interaction entre les effets de géoingénierie et ces pressions existantes pourrait créer des modèles complexes de changement de paysage qui sont difficiles à anticiper ou à gérer.

Les effets cumulatifs à long terme de la géoingénierie sur les paysages pourraient ne pas être apparents pendant des décennies ou des siècles. Des changements progressifs dans les taux d'érosion, les modes de transport des sédiments ou la composition des écosystèmes pourraient peu à peu remodeler les paysages de façon à ne se manifester que sur de longues périodes.

Gouvernance, recherche et orientations futures

La possibilité que la géoingénierie modifie de façon significative les paysages physiques soulève des questions importantes sur la gouvernance, les priorités de recherche et la voie à suivre pour ces technologies.

Défis internationaux en matière de gouvernance

La Suisse propose de créer le premier groupe d'experts des Nations Unies chargé d'examiner les risques et les possibilités de la gestion des rayonnements solaires, une série de technologies largement non testées visant à atténuer le soleil.

Étant donné que la géoingénierie solaire a des incidences mondiales, son examen comme une réponse climatique exige une gouvernance internationale efficace. La nature transfrontière des impacts du paysage découlant de la géoingénierie rend la coopération internationale essentielle.

Pour élaborer des cadres de gouvernance qui tiennent compte des impacts du paysage, il faut que divers intervenants, dont les géomorphologues, les écologistes, les collectivités locales et les peuples autochtones, connaissent bien les processus et les changements du paysage, et qu'ils établissent un équilibre entre les avantages potentiels de la géoingénierie pour l'atténuation du climat et les risques d'altérations du paysage non intentionnelles et leurs conséquences pour les écosystèmes et les communautés humaines.

Financement de la recherche et priorités

Le financement des technologies de géoingénierie solaire à haut risque a augmenté de façon spectaculaire - plus de dix fois entre 2020 et 2025. En 2025, 42 % des fonds de recherche proviennent des gouvernements. Les pays qui ont financé la recherche sur les MRS comprennent les États-Unis, le Royaume-Uni, l'Australie, l'Argentine, l'Allemagne, la Chine, la Finlande, la Norvège et le Japon, ainsi que l'Union européenne.

Les priorités de recherche devraient comprendre des études approfondies sur la façon dont les interventions en géoingénierie affecteraient les processus paysagers dans divers milieux environnementaux.Cette recherche devrait examiner la dynamique de l'érosion et de la sédimentation, les interactions entre les écosystèmes et les paysages et l'évolution à long terme des paysages selon divers scénarios de géoingénierie.

Les systèmes de surveillance et de vérification sont essentiels pour détecter et comprendre les changements de paysage résultant du déploiement de la géoingénierie. Ces systèmes devraient intégrer les technologies de télédétection, les observations au sol et les approches de modélisation pour suivre les changements dans les caractéristiques du paysage au fil du temps.

Essais à petite échelle et surveillance du paysage

Les propositions et les plans visant à élargir la recherche en géoingénierie solaire comprennent maintenant des initiatives visant à mener des expériences atmosphériques à petite échelle aux États-Unis et dans la Grande barrière de corail d'Australie. Même les expériences à petite échelle comportant des risques environnementaux et sociétaux limités méritent un examen et un débat importants du public, car elles accélèrent l'attention et les préoccupations légitimes quant au potentiel d'expériences à grande échelle, potentiellement plus risquées et de déploiement possible.

Les expériences sur le terrain à petite échelle offrent la possibilité d'étudier les impacts du paysage dans des conditions contrôlées avant tout déploiement à grande échelle, et devraient comprendre une surveillance complète des processus du paysage, y compris les taux d'érosion, les changements de végétation, les caractéristiques du sol et les modèles hydrologiques.

Les programmes de surveillance à long terme sont essentiels pour comprendre les effets cumulatifs et différés de la géoingénierie sur les paysages. Ces programmes devraient établir les conditions de base avant toute intervention et continuer à surveiller pendant des décennies pour détecter les changements progressifs dans les caractéristiques du paysage.

Autres approches et stratégies complémentaires

La géoingénierie solaire ne s'attaquerait pas à la cause fondamentale du changement climatique : les émissions de gaz de piégeage de la chaleur, principalement dues à la combustion de combustibles fossiles, ne limiteraient pas l'acidification des océans ni les nombreux effets nocifs de l'utilisation de combustibles fossiles sur la santé publique et l'environnement, ce qui souligne l'importance de hiérarchiser les stratégies de réduction des émissions et d'adaptation, en plus de toute considération de géoingénierie.

L'analyse effectuée par l'IRM a montré que la stratégie la plus rentable et la plus à faible risque pour accroître la capacité d'élimination du carbone consiste à élaborer et à déployer diverses approches en tandem.

Les solutions fondées sur la nature qui travaillent avec les processus de paysage naturel offrent des possibilités de séquestrer le carbone tout en offrant des avantages conjoints pour les écosystèmes et la résilience du paysage.Reboisement, restauration des zones humides et pratiques de gestion durable des terres peuvent éliminer le CO2 de l'atmosphère tout en améliorant la stabilité du paysage, la biodiversité et les services écosystémiques.

Principales considérations relatives aux impacts du paysage

Pour comprendre l'étendue des impacts de la géoingénierie sur les paysages physiques, il faut tenir compte de multiples facteurs et perspectives :

  • Échelle spatiale: Les impacts paysagers se produisent à plusieurs échelles, des effets locaux du microclimat autour des infrastructures aux changements régionaux des précipitations aux changements planétaires des régimes de température et de circulation atmosphérique
  • Dynamique temporelle:[ Certains changements de paysage se produiraient rapidement après le déploiement de la géoingénierie, tandis que d'autres émergeraient progressivement au fil des décennies ou des siècles.
  • Réversibilité:[ Certains changements de paysage pourraient être réversibles si la géoingénierie était arrêtée tandis que d'autres pourraient représenter des modifications permanentes ou durables aux systèmes physiques
  • Variabilité régionale:[ La même intervention géoingénierie produirait des impacts différents sur le paysage dans différents environnements en fonction du climat local, de la géologie, de la végétation et des activités humaines existantes.
  • Interactions entre les écosystèmes:[ Les impacts sur les paysages ne peuvent être séparés des changements des écosystèmes, car les systèmes physiques et biologiques sont intimement liés
  • Effets cumulatifs: Plusieurs approches de géoingénierie déployées simultanément ou successivement pourraient produire des impacts cumulatifs qui diffèrent des effets individuels
  • Incertitude : De nombreuses incertitudes subsistent quant à la façon dont la géoingénierie affecterait les paysages, exigeant des approches de précaution et une gestion adaptative.

Aller de l'avant : équilibrer l'action climatique et la protection du paysage

À mesure que la crise climatique s'intensifie et que la géoingénierie passe du concept théorique à la recherche active et au déploiement potentiel, la société doit prendre des décisions difficiles quant à la façon d'équilibrer la nécessité urgente d'une action climatique contre les risques d'altérations non intentionnelles du paysage, qui exigent une attention particulière aux preuves scientifiques, aux principes éthiques et aux valeurs des communautés touchées.

Les paysages physiques de la Terre ont été façonnés par des processus naturels qui ont fonctionné pendant des millions d'années, créant des environnements divers qui soutiennent les écosystèmes et les sociétés humaines. Les interventions en géoingénierie ont le potentiel de modifier ces paysages de façon fondamentale, de modifier les caractéristiques physiques qui définissent les régions et de soutenir la vie.

L'évaluation globale des impacts du paysage devrait être intégrée aux cadres de recherche et de gouvernance en géoingénierie, et elle devrait tenir compte non seulement des changements physiques directs apportés aux formes de terres et aux processus de surface, mais aussi des répercussions plus générales sur les services écosystémiques, les paysages culturels et les relations entre les communautés humaines et leur environnement physique.

La voie à suivre exige des recherches continues pour mieux comprendre les impacts potentiels du paysage, l'élaboration de cadres de gouvernance robustes pour guider la prise de décisions et un engagement significatif auprès de divers intervenants qui seraient touchés par les changements du paysage.

Pour en savoir plus sur les stratégies d'atténuation des changements climatiques, visitez le Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat[.Pour en savoir plus sur la recherche sur l'élimination du dioxyde de carbone, explorez les ressources du Bureau du programme climat de la NOAA. Pour connaître les perspectives de gouvernance en matière de géoingénierie, consultez le Programme des Nations Unies pour l'environnement.

La question de la géoingénierie et de ses effets sur les paysages physiques reflète en fin de compte des questions plus larges sur les relations de l'humanité avec les systèmes naturels de la Terre. En considérant les interventions à l'échelle planétaire, nous devons peser soigneusement les avantages potentiels par rapport aux risques de modifier fondamentalement le monde physique qui nous soutient.