Réchauffement climatique : les avions existants pourraient refroidir la planète

Alors que les températures mondiales augmentent, les conditions météorologiques extrêmes forcent les familles à quitter leur maison.

Les inondations, les ouragans et la fonte des glaciers déplacent des communautés à travers la planète.

Certains scientifiques recherchent des moyens de faire face au changement climatique en manipulant l'atmosphère ou les océans.

Connue sous le nom de géo-ingénierie, cette technique est souvent rejetée en raison de ses effets secondaires potentiels et n'est généralement pas mentionnée comme une alternative à la réduction de la pollution par le carbone, mais comme un complément à la réduction des émissions.

L'une des idées consiste à réfléchir la lumière du soleil loin de la Terre avant qu'elle ne puisse réchauffer la surface - un processus connu sous le nom d'injection d'aérosols stratosphériques.

Une nouvelle étude menée par des chercheurs de l'University College London suggère que ce processus pourrait être réalisé à l'aide d'avions déjà en service aujourd'hui, plutôt que de développer de nouveaux avions coûteux pour atteindre les parties les plus élevées de l'atmosphère.

L'injection d'aérosols stratosphériques consisterait à libérer de minuscules particules dans la couche supérieure sèche et stable de l'atmosphère, appelée stratosphère.

Ces particules disperseraient la lumière du soleil dans l'espace, réduisant ainsi la quantité de lumière atteignant la surface de la Terre et contribuant à refroidir la planète.

Les recherches précédentes se sont concentrées sur l'injection d'aérosols au-dessus des tropiques, à des altitudes de 20 kilomètres ou plus, ce qui est hors de portée de la plupart des avions existants.

Mais la nouvelle étude a montré que l'injection d'aérosols plus bas, à environ 13 kilomètres d'altitude, près des pôles, pouvait encore avoir un impact significatif.

Cela pourrait signifier que des avions comme le Boeing 777, qui est déjà capable d'atteindre ces altitudes, pourraient être adaptés à cette tâche.

Alistair Duffey, chercheur doctorant à l'UCL, a dirigé l'étude.

Il explique : "Notre étude a donc porté sur une technique d'intervention climatique appelée injection d'aérosols stratosphériques, qui vise à refroidir la planète en ajoutant une couche de petites particules réfléchissantes, les aérosols, dans la haute atmosphère. Ces particules réfléchiraient une petite quantité, peut-être 1 % de la lumière solaire entrante. Il y a de bonnes raisons de penser que cela pourrait servir à refroidir la planète et peut-être à réduire certains effets du climat sur les populations vulnérables du monde entier".

À l'aide du modèle avancé du système terrestre britannique, les chercheurs ont simulé l'injection de dioxyde de soufre (un gaz qui se transforme rapidement en aérosols de sulfate réfléchissants) dans la stratosphère au-dessus des régions polaires pendant leurs saisons respectives de printemps et d'été.

L'étude a montré qu'en dépit de l'altitude plus basse, il serait encore possible de refroidir la planète d'environ 0,6 degré Celsius.

C'est à peu près la même chose que le refroidissement temporaire qui a suivi l'éruption du mont Pinatubo en 1991, lorsque les gaz volcaniques injectés dans l'atmosphère ont fait chuter les températures mondiales.

Les chercheurs ont examiné comment l'efficacité du refroidissement change en fonction de l'endroit et de l'altitude où les particules sont libérées, ainsi que de la quantité de dioxyde de soufre nécessaire.

"Ce qui nous intéressait, c'était de comprendre le compromis entre la difficulté, le défi logistique que cela représente et les effets sur le climat au sol. En particulier, nous voulions comprendre comment, si l'on pouvait atteindre différentes altitudes dans le ciel, le niveau d'impact au sol varierait en fonction de l'altitude. En général, il est plus difficile de le faire à haute altitude. Notre principale conclusion est donc que si nous nous limitons à utiliser les grands avions existants et donc à des altitudes allant jusqu'à environ 13 kilomètres, nous constatons que l'impact sur le climat reste significatif. Nous pouvions encore refroidir la planète de manière significative avec des niveaux d'injection d'aérosols plausibles".

L'effet de refroidissement provient d'une chaîne de réactions chimiques.

Une fois que le dioxyde de soufre est libéré dans la stratosphère sèche, il réagit avec la vapeur d'eau et l'oxygène pour former de l'acide sulfurique, qui se transforme en gouttelettes microscopiques - les aérosols de sulfate.

Ces aérosols restent en suspension pendant des mois, réfléchissant la lumière du soleil loin de la Terre.

Ils finissent par tomber dans la basse atmosphère et sont emportés par la pluie, principalement sous forme de pluies acides diluées.

"Nous imaginons la libération de dioxyde de soufre, un gaz, qui réagirait avec la vapeur d'eau et s'oxyderait en acide sulfurique, qui se dissocierait ensuite, et une partie de cet acide sulfurique serait l'aérosol de sulfate, qui est une sorte de petite gouttelette liquide. Ces aérosols ont tendance à produire une distribution de taille dans la stratosphère, ce qui en fait de bons réflecteurs de la lumière du soleil. Ces aérosols de sulfate sédimentent ensuite lentement vers le bas à travers la stratosphère et, finalement, lorsqu'ils pénètrent à nouveau dans la troposphère, la partie de l'atmosphère dans laquelle nous vivons, la plupart d'entre eux retombent sous forme de pluie, c'est-à-dire sous forme d'eau et de pluies acides.

Si les processus chimiques sont bien compris, les défis techniques sont importants.

Pour transporter en toute sécurité de grandes quantités de dioxyde de soufre à haute altitude, il faudrait modifier les avions existants ou en construire de nouveaux.

La création de nouveaux avions spécialisés capables d'atteindre 20 kilomètres prendrait probablement une décennie et des milliards de livres sterling en coûts de développement.

Les chercheurs pensent que l'adaptation des avions existants pourrait constituer une option plus rapide et moins coûteuse.

Mais même cette solution nécessiterait un remaniement minutieux pour permettre aux avions de stocker et de libérer un gaz toxique à haute altitude en toute sécurité, sans présenter de risques pour l'équipage, les passagers ou l'environnement.

"Dans notre cas, si vous utilisiez des avions existants, un programme de modification serait toujours nécessaire. Il faudrait trouver un moyen d'évacuer le dioxyde de glissement et de le transporter en toute sécurité. C'est un gaz toxique, n'est-ce pas ? S'il est libéré au niveau du sol, il peut être très nocif. Il y a donc de grands défis techniques à relever, mais ils seront moins importants que le déploiement à haute altitude.

Les chercheurs de l'UCL à l'origine de l'étude soulignent que l'injection d'aérosols stratosphériques ne saurait se substituer à la réduction des émissions et qu'elle comporterait de graves risques si elle n'était pas gérée avec soin.

Cependant, d'autres chercheurs, comme Raymond Pierrehumbert, professeur de physique à l'université d'Oxford, sont sceptiques quant aux risques posés par l'utilisation de la géo-ingénierie pour limiter les impacts les plus dangereux du changement climatique.

Il déclare : "Le dioxyde de carbone continuera à affecter le climat et à nous réchauffer pendant des milliers d'années, mais les aérosols stratosphériques tombent en l'espace d'un an environ. Par conséquent, si l'on se met dans une situation où l'on compte sur l'injection d'aérosols stratosphériques, on enferme l'humanité dans une pratique sans faille pendant des siècles au moins. Et c'est une situation très périlleuse. Et si vous le faites à un moment où nous n'avons pas encore atteint le zéro net, vous devez en faire plus chaque année. Et si l'on s'arrête, on se retrouve très vite confronté à un réchauffement massif et catastrophique".

Certains craignent que le recours à l'injection d'aérosols ne piège les générations futures dans un engagement risqué et à long terme, avec des conséquences dangereuses en cas d'interruption.

"L'injection d'aérosols stratosphériques peut notamment modifier les schémas de circulation atmosphérique. Cela peut par exemple perturber les régimes de précipitations, provoquer des sécheresses dans certains endroits, des inondations excessives dans d'autres", prévient M. Pierrehumbert.

Des groupes allant de l'Académie nationale des sciences des États-Unis au Programme des Nations unies pour l'environnement ont examiné l'éthique, les effets secondaires, les complications juridiques et les avantages de la géo-ingénierie avec plus ou moins de scepticisme et d'intérêt prudent.