Post on 19-Jun-2015
description
Une vérité qui décoiffe
Cédric Ringenbach
Introduction
Un peu de math…
La fonction exponentielle
Est exponentielle toute quantité qui croît avec un taux de
croissance relative constant (ex : +10%/an)
f’(x) = k. f(x)
f(x) = α e k.x
La fonction exponentielle
f(x) = ex
f(1)=e
f(0) = 11
2
3
4
0
-3 -2 -1 0 1 2
e = 2,718
f(t) dt = ex
- ∞
x
La fonction exponentielle
f(x) = ex
f(1)=e
f(0) = 11
2
3
4
0
-3 -2 -1 0 1 2
e = 2,718
f’(0) =
1
f’(1)
= e
f(t) dt = ex
- ∞
x
La fonction exponentielle
f(x) = ex
f(1)=e
f(0) = 11
2
3
4
0
-3 -2 -1 0 1 2
e = 2,718
f’(0) =
1
f’(1)
= e
f(t) dt = ex
- ∞
x
La fonction exponentielle
f(x) = ex
f(1)=e
f(0) = 11
2
3
4
0
-3 -2 -1 0 1 2
e = 2,718
f’(0) =
1
f’(1)
= e
f(t) dt = ex
- ∞
x
La fonction exponentielle
Rappel :
Or, le monde est fini
x →∞∞Lim ex = +
Evolution de la population mondiale6,785 MM
en juin 2009
× 1000
révolution industrielle :
1750
La fonction exponentielle
La constante de temps
+ 1 % / an => 70 ans
+ 2 % / an => 35 ans
C’est le temps que cela prend à une
fonction exponentielle pour doubler
+ 5 % / an => 14 ans
La fonction exponentielle
70 . Const. de temps = ---------------------------
Taux d’augmentation / an
La constante de temps
C’est le temps que cela prend à une
fonction exponentielle pour doubler
La fonction exponentielle
La constante de temps
Réponse : Par 1000 !!
Une valeur augmente de 7% par an
Par combien a-t-elle été multipliée
en un siècle ?
Exponentielle décroissante
f(x) = e-x
1
2
3
4
0
-3-2-1012 τ
Constante de temps
Evolution de la population mondiale
× 1000
Consommation d’énergie par tête
× 3 en 30 ans
Consommation mondiale d’Energie
Révolution industrielle :
charbonIndustrialisation
du pétrole
gaz
Hydro -électrique
nucléaire
Evolution de la consommation mondiale d'énergie (hors biomasse) depuis 1860. Sources : Schilling & Al. (1977), IEA (1997), Observatoire de l'Energie (1997).
× 30
380 Gtep
|
85%
fo
ssile
|
La combustion
Climat
RessourcesAmont du carbone
Ava
l du
car
bo
ne
RessourcesAmont du carbone
Le Peak Oil
Peak Oil( +/- moitié du stock )
Le Peak OilT
aux
d’e
xtra
ctio
n
années
Le pic de Hubbert
35 ans
Découvertes et production de pétrole aux Etats-Unis depuis 1900
Découvertes vs extractionsM
illio
ns d
e ba
rils
Années 20001940 1986
Déplétion des réservoirs
années
Tau
x d
’ext
ract
ion
Peak Oil( +/- moitié du stock )
Déplétion des réservoirsT
aux
d’e
xtra
ctio
n
années
Réserves prouvées
Probable et possible
Réserves prouvées
0
50
100
150
200
250
300
350
400
Mill
iard
s d
e t
on
ne
s
1970 2005
Déjà consommé
Réserves prouvées
0
50
100
150
200
250
300
350
400
Mil
lia
rds
de
to
ne
s
1970 2005
Réserves prouvées
0
50
100
150
200
250
300
350
400
Mil
lia
rds
de
to
ne
s
1970 2005
Réserves prouvées
0
50
100
150
200
250
300
350
400
Mil
lia
rds
de
to
ne
s
1970 2005
Réserves prouvées
0
50
100
150
200
250
300
350
400
Mil
lia
rds
de
to
ne
s
1970 2005
Réserves prouvées
0
50
100
150
200
250
300
350
400
Mil
lia
rds
de
to
ne
s
1970 2005
Découvertes
Il est difficile d’être précis sur la date du
peak oil
Il est difficile d’être précisT
aux
d’e
xtra
ctio
n
Années
Peak Oil
Il est difficile d’être précisT
aux
d’e
xtra
ctio
n
Peak Oil
Années
Il est difficile d’être précisT
aux
d’e
xtra
ctio
n
Peak Oil
Années
Il est difficile d’être précisT
aux
d’e
xtra
ctio
n
Peak Oil
Années
Taux Max de production
15 ans ?
Il est difficile d’être précisT
aux
d’e
xtra
ctio
n
Peak Oil
Années
Il est difficile d’être précisT
aux
d’e
xtra
ctio
n
Peak Oil
Années20 ans ?
Quand commencent les problèmes?T
aux
d’e
xtra
ctio
n
Années
Peak Oil
Offre
Demande
Problème
Rapport Hirsch
Peak Oil
20 ans
10 ans
Au pic
• Le rapport Hirsch (USA) a étudié
trois scénarios d’adaptation de
l’économie à la pénurie de pétrole
selon trois date d’anticipation :
– Au moment du pic
– 10 ans avant
– 20 ans avant
Rapport Hirsch
Peak Oil
20 ans
10 ans
Au pic
• Ses conclusions :
– Au moment du pic : la pénurie se fait sentir
pendant 20 ans et occasionne de graves
dommages à l’économie
– 10 ans avant : on sauve les meubles, mais
la pénurie se fait sentir pendant 10 ans
– 20 ans avant : on est capable de s’adapter
Les experts les plus pessimistes situent le peak oil en 2020
Climat
RessourcesAmont du carbone
Ava
l du
car
bo
ne
Climat Ava
l du
car
bo
ne
L’effet de serre
Insolation
Réflexion
Insolation
Rayonnement infrarouge
Réflexion
Insolation
Rayonnement infrarouge
Réflexion
Effet de Serre
Insolation
Rayonnement infrarouge
Réflexion
Effet de Serre
Insolation
-18°C
Rayonnement infrarouge
Réflexion
Effet de Serre
Insolation15°C
-18°C
Le schémas global
341,4 W/m²
342 W/m²
∆ = 1,6 W/m²
15°C
(∆ = 1,6 W/m²)
Déséquilibre
(∆ = 1,6 W/m²)
Déséquilibre
Augmentation de la T°
(∆ = 1,6 W/m²)
Déséquilibre
Augmentation de la T°
(∆ = 0 W/m²)
Nouvel équilibre
Déséquilibre
Déséquilibre
Augmentation de la T°
Déséquilibre
Augmentation de la T°
Boucle de rétroaction
Déséquilibre
Augmentation de la T°
Boucle de rétroaction
Déséquilibre
Augmentation de la T°
Nouvel équilibre
Boucle de rétroaction
Les Gaz à Effet de Serre
Note : La vapeur d’eau n’a pas d’effet à long terme sur le climat (sa
durée de vie n’est que de 3 semaines), mais elle joue un rôle
d’amplificateur. En fait, elle est une donnée du climat.
Son augmentation sans l’atmosphère doit être vue comme un effet
et non une cause du réchauffement.
Nom : ........... vapeur d’eauFormule :................. H2OConcentr° (vol) : ..... 0,3 %Persistance : .......... 3 semPRG : .................... N/AForçage : .......... ~4,5 W/m²% de l’E.S. global : .... 60%
C° de CO2 (ppm)300 ppm
380 ppm
Nom : ..... dioxyde de carboneFormule : ................. CO2
Concentr° (vol) : .... 380 ppmPersistance : .. 1 à 2 sièclesPRG : ..................... 1Forçage : .......... 1,66 W/m²% de l’E.S. anthropique : 57%
Les émissions de CO2 anthropique
sont principalement dues à la
combustion des hydrocarbures
fossiles, ainsi qu’à la déforestation.
C° de CH4 (ppm)
1774 ppm
Nom : ................ méthaneFormule : ................. CH4
Concentr° (vol) : ... 1774 ppbPersistance : ......... 12 ansPRG : .................... 25Forçage : .......... 0,48 W/m²% de l’E.S. anthropique : 16%
Le méthane est principalement
produit par l’agriculture et en
premier lieu par les ruminants.
C° de N2O (ppb) 319 ppb
Nom : ...... protoxyde d’azoteFormule : ................. N2O
Concentr° (vol) : .... 319 ppbPersistance : ....... 1 sièclePRG : ................... 320Forçage : .......... 0,16 W/m²% de l’E.S. anthropique : 5%
Le protoxyde d’azote est également
produit pas l’agriculture : fabrication et
utilisation des engrais.
Nom : ........... halocarburesAbrev : CFC, HCFC, PFC, HFC...
Concentr° (vol) : ... variablePersistance : .....des sièclesPRG : ............... variableForçage : .......... 0,30 W/m²% de l’E.S. anthropique : 10%
Les halocarbures, comme les ChloroFluoroCarbures, les
HydroChloroFluoroCarbures, les PerfluoroCarbures, les
HydroFluoroCarbures, sont des molécules contenant des atomes
de carbone, d’hydrogènes, de fluor et de chlore.
Certains sont déjà concernés par le protocole de Montréal
Nom : ... ozone troposphèriqueFormule : .................. O3
Concentr° (vol) : ... variablePersistance : c’est compliquéPRG : .................. idemForçage : .......... 0,30 W/m²% de l’E.S. anthropique : 10%
L’ozone n’est pas produit par l’homme directement, mais
se fabrique à partir de « précurseurs » comme le
méthane ou le protoxyde d’azote.
L’ozone n’est pas concerné par le protocole de Kyoto.
L’ozone n’entre pas dans le Bilan Carbone.
Le rôle des aérosols
Le rôle des aérosols
Les aérosols sont de fines particules
solides ou liquides en suspension dans
l’atmosphère.
carbone
sel sable
fumées
SO2
Le rôle des aérosols
• Obturation
• Evaporation des nuages
• Nuages plus brillants (=> albédo)
• Allongement de la durée de vie des nuages
Le rôle des aérosols
Des phénomènes mal quantifiés
De très grosses incertitudes
Un forçage globalement négatif
Forçage radiatif global
Forçage radiatif global
Conséquences du forçage
Conséquences du forçage
• Augmentation de la température
• Multiplication des phénomènes extrêmes (cyclones, sécheresses, inondations, etc.)
• Hausse du niveau de l’eau
• Boucles de rétroaction positives – Rétrécissement des glaces arctiques
– Moindre dissolution du CO2 dans l'océan
– Dégagement de CH4 du pergélisol
– Vapeur d’eau
Augmentation constatée de la T°
+ 0,74 °C
Augmentation prévue de la T°
Elévation constatée du niveau de l’océan
+ 18 cm
Elévation prévue du niveau de l’océan
Multiplication des phénomènes extrêmes
Inertie des phénomènes induits
Hausse du niveau de l’eau (fonte des glaces)
Hausse du niveau de l’eau (dilatation)
Température
Concentration en CO2
Emissions de CO2
100 ans 1000 ans
L’Homme est-il responsable de ces
changements ?
Emissions anthropiques de CO2
1850 1900 1950 2000
Am
on
tA
val
380 Gtep
300 GtC
Océan Parcifique
Océan ParcifiqueHawaï
Océan ParcifiqueHawaï
Mauna Lao
Océan ParcifiqueHawaï
Mauna LaoObservatoire de Mauna LoaMesures du CO2 depuis 1957
Mesures du CO2
Sur le passé très récent, le CO2 augmente (et l'oxygène diminue) au rythme de la combustion des
énergies fossiles.
Relation entre émissions et augmentation de la concentration
Emissions
de CO2
∆ [CO2] sans
absorptions
Variation
[CO2] réelle
La moitié de l’excès de CO2 est absorbée par la nature
O O
Emissions
Absorptions
00
L’homme n’est responsable que de 5% des émissions
de CO2.
Emissions Absorptions
100
GtC
100
GtC
7 GtC
Emissions naturelles et anthropiques
Il a déjà fait
plus chaud !
Archives glacières
Cré
dits
: M
ark
A.
Tin
sley
CO2
T°
Archives glacières
+ 4 °C
-125.000 ans 2005
Il y a 125.000 ans, il faisait plus chaud
T°
Il y a 125.000 ans :
• il faisait 4°C de plus qu’aujourd’hui,
• le Groenland était partiellement
découvert,
• le niveau de l’eau était 4m plus haut
CO2
-650.000 ans 2005
Par contre, sur 650.000 ans, la C° en CO2 n’a jamais dépassé les 300 ppm…
380 ppm
280 ppm
…or, entre 1750 et 2005, elle est passé de 280 à 380 ppm
La concentration en CO2 a déjà été plus
élevée qu’aujourd’hui…
…il y a plusieurs centaines de millions
d’années.
[CO2] depuis 600 millions d’années
Ce sont des causes astronomiques qui sont à l’origine des variations de température au cours des
derniers 650.000 ans.
Archives glacières
CO2
T°
Les cycles de Milankovitch
Ce n’est pas le CO2 qui joue sur la température,
c’est le contraire.
Archives glacières
CO2
T°
Un peu de systémique
Un peu de systémique
T°
Un peu de systémique
[CO2]
T° 800 ans
Un peu de systémique
[CO2]
T°
Un peu de systémique
[CO2]
T°
Un peu de systémique
τ = 800 ans
[CO2]
T°
Un peu de systémique
[CO2]
T° 800 ans
Un peu de systémique
[CO2]
T° 800 ans
instantané
Un peu de systémique
Un peu de systémique
[CO2]
T°
Un peu de systémique
[CO2]
T° 800 ans
instantané
Un peu de systémique
[H2O]
T° instantané
instantané
Un peu de systémique
[CH4]
T° 500 ans ?
instantané
Un peu de systémique
glaces
T° 2.000 ans ?
instantané
Les différentes boucles de rétroaction amplifient la réponse de la terre au signal astronomique.
Un peu de systémique
Un peu de systémique
Sans rétroactions
Un peu de systémique
Sans rétroactions
Avec rétroactions
Un peu de systémique
Sans rétroactions
Avec rétroactions
Glaces
GES[CH4][H2O]
[CO2]
Archives glacières
CO2
T°
Ce n’est pas le CO2 qui joue sur la température,
c’est le contraire ?
Où est passé la constante de temps?
Ce qui se passe aujourd’hui
Un peu de systémique
T°
[CO2]
Un peu de systémique
T°
[CO2]
[H2O]
Un peu de systémique
T°
[CO2]
[H2O]
Un peu de systémique
T°
[CO2]
[H2O]
[CH4]
Un peu de systémique
T°
[CO2]
[H2O]
[CH4]
glaces
Augmentation prévue de la T°
Le soleil a une activité cyclique. Sa puissance
varie dans le temps.
Variation des radiations solaires
Les grosses éruptions volcaniques ont eu un impact important sur le
climat.
Le rôle des volcans
Le Groenland a déjà été complètement à découvert.
D’ailleurs, son nom veut dire « terre verte » en danois.
Ce qui est vrai :
Il y a 125.000 ans, le
Groenland était en partie
dégelé, mais pas
totalement.
Le niveau de la mer était
alors de 3 à 4 m plus haut
qu’aujourd’hui.
Ce qui est faux :
Le Groenland n’a jamais été entièrement découvert sur une période de - 650.000 à aujourd’hui.
Pendant l’optimum médiéval, une petite partie seulement était découverte.
Des modèles…
…de plus en plus précis
…de plus en plus complets
Causes naturelles et anthropiques
Causes naturelles et anthropiques
Causes naturelles et anthropiques
Causes naturelles et anthropiques
Que faut-il faire ?
La suite au prochain épisode
• Qu’aura-t-on pour 2°C de plus ?
• L’équation de Kaya
• Les limites du PIB
• Le décisionnel environnemental
• La taxe carbone
• L’intelligence collective
FIN