L'urgence climatique Quel rôle pour les municipalités? - Claude Villeneuve Professeur titulaire
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L’urgence climatique
Quel rôle pour les
municipalités?
Claude Villeneuve
Professeur titulaire
Département des sciences fondamentales
Université du Québec à Chicoutimi
Conférence à la Fédération québécoise des municipalités
Québec le 28 septembre 2019
Les humains et le climat • Depuis son origine, l’humanité a su adapter da culture, ses vêtements, sa diète et ses comportements à tous les climats qu’on peut retrouver sur Terre, et cela dès l’âge de pierre. • Avec l’agriculture, nous avons transporté et acclimaté des plantes et des animaux qui sont à la base de l’alimentation, bien au-delà de leur aire naturelle de répartition. • Depuis l’ère industrielle, l’exploitation des carburants fossiles a permis une augmentation exponentielle des populations humaines, une urbanisation et une augmentation du niveau de consommation individuelle qui résultent en des changements de la composition de l’atmosphère et des changements climatiques planétaires.
Climat et municipalités • Le climat fait partie des variables permanentes de l’environnement dans lequel se sont implantés les établissements humains. • Il permet d’expliquer en tout ou en partie: • Le type d’activités économiques dominant (agriculture, forêts, tourisme) • Le type de bâtiments • Le type d’infrastructures • Les équipements municipaux • Une modification notable des caractéristiques climatiques implique donc une adaptation de chacun de ces paramètres.
Effet des serre et climat
Les composantes de la machine climatique
• Énergie incidente fournie par le rayonnement solaire
• Transformation de la lumière en chaleur par interaction avec les
surfaces éclairées en fonction inverse de leur albédo
• Absorption de la lumière incidente dans les masses d’eau et
transformation en chaleur
• Transfert océan-atmosphère par l’évaporation
• Interaction de l’infrarouge avec les gaz à effet de serre
• Stockage et transport de chaleur par les masses d’eau
Claude_Villeneuve@uqac.ca 5
Source GIEC 2007 Claude_Villeneuve@uqac.ca 6
Albédo de quelques surfaces
Neige fraîche, soleil haut 80-85%
Neige fraîche, soleil bas 90-95%
Vieille neige 50-60%
Sable 20-30%
Terre humide 10%
Forêt 5-10%
Eau, soleil horizontal 50-80%
Eau, soleil au zénith 3-5%
Claude_Villeneuve@uqac.ca 7
Des gaz à effet de serre?
• Composantes mineures de l’atmosphère
• Naturelles ou anthropiques
• H2O (max 3% local)
• CO2 (410 ppm)
• Méthane (CH4) (1900 ppb)
• Protoxyde d’azote (N2O) (350 ppb)
• Industrielles
• Divers gaz halogénés (CFC, HFC, HCFC, PFC, SF6) (ppt)
• Seuls les gaz à longue durée de vie sont comptabilisés
• Unité de référence: CO2
• Potentiel de réchauffement de 28 (CH4) à 23500 (SF6)
• Pour connaître les concentrations et leur évolution:
http://www.esrl.noaa.gov/gmd/dv/iadv/
Claude_Villeneuve@uqac.ca 8
Un édredon gazeux
• Toutes les molécules gazeuses comportant plus de trois
atomes ont un certain potentiel d’interagir avec une partie
du rayonnement infrarouge (voir VCC page 37)
• Comme une couverture, ils retardent la diffusion de la
chaleur vers l’espace
• L’addition de GES par l’humanité provoque l’augmentation
de la quantité de chaleur retenue dans le système
• La transformation de la surface terrestre diminue l’albédo
et augmente la quantité d’infrarouges ré-émise
Claude_Villeneuve@uqac.ca 9
Échanges d’énergie
Source GIEC AR4, 2007
Claude_Villeneuve@uqac.ca 10Facteurs de variation naturels du climat
• Intensité solaire
• Précession et nutation (position de la terre)
• Oscillations périodiques (saisons)
• Dérive des continents
• Volcanisme
• Modifications de l’orographie
• Modifications de la composition atmosphériques liées aux
écosystèmes
Claude_Villeneuve@uqac.ca 11Donc? • Le climat explique les variations des conditions de l’atmosphère localement ou globalement sur de longues périodes • La météo explique les variations des conditions de l’atmosphère localement et sur de courtes périodes • Le climat varie naturellement localement, régionalement et globalement • L’ampleur et la vitesse de ces variations est plus ou moins prévisible à long terme • Depuis 10 000 ans, le climat a été très stable à la faveur d’un interglaciaire • Depuis la fin du 19ème siècle, le climat global subit des anomalies qui ne s’expliquent pas par des variations naturelles
Facteurs anthropiques
• Modification de l’albédo des surfaces (local)
• Transformation du territoire
• Changement de vocation des terres (régional)
• Irrigation (régional)
• Déforestation et brûlis (global)
• Modifications de la composition de l’atmosphère (global)
Claude_Villeneuve@uqac.ca 13Source IEC AR4, 2007 Claude_Villeneuve@uqac.ca 14
Perturbations anthropiques du cycle du carbone
Perturbations moyennes pour la période 2007–2016 (GtCO2/an)
La différence est
le solde entre les
émissions
estimées et
l’absorption par
les puits de
carbone.
Source: CDIAC; NOAA-ESRL; Le
Quéré et al 2017; Global
Carbon Budget 2017Consommation d’énergie par source
Consommation de 2000 à 2017, les tendances concernent la période 2012-2017
This figure shows “primary energy” using the BP substitution method
(non-fossil sources are scaled up by an assumed fossil efficiency of 0.38)
Source: BP 2018; Jackson et al 2018; Global Carbon Budget 2018Émissions de CO2 des carburants fossiles et de l’industrie
Global emissions from fossil fuel and industry: 36.2 ± 2 GtCO2 in 2016, 62% over 1990
Projection for 2017: 36.8 ± 2 GtCO2, 2.0% higher than 2016
Uncertainty is ±5% for
one standard deviation
(IPCC “likely” range)
Estimates for 2015 and 2016 are preliminary. Growth rate is adjusted for the leap year in 2016.
Source: CDIAC; Le Quéré et al 2017; Global Carbon Budget 2017Mai 2019 415 ppm Août 2019 410 ppm
Allons voir de plus près
Encore plus près
Émissions de méthane Émissions de protoxyde d’azote
Évolution de l’ensemble des GES depuis
1970
Source : GIEC, 2014. RID, GTIII, AR5, Figure SPM.1Températures – OBSERVATIONS
En 2018 : Réchauffement de 1.0 °C
comparativement à l’ère
préindustrielle
Source : GIEC, 2013. GTI, RT 2.2; IPCC 2018
Source : NASA - https://data.giss.nasa.gov/gistemp/graphs_v3/; IPCC, 2018 23L’urgence climatique • Depuis 1980, le climat planétaire a augmenté de 0,5˚ C • Les émissions de gaz à effet des serre ont augmenté de 40% depuis 1990. • La population humaine dépassera 10 milliards en 2050 • Avec les engagements actuels des pays la température aura augmenté de 4 degrés C à la fin du siècle. • Des phénomènes de rétroaction positive peuvent emballer le système climatique.
Températures – PROJECTIONS
> 5°C
< 2°C
This set of quantified SSPs are based on the output of six Integrated Assessment Models (AIM/CGE, GCAM, IMAGE,
MESSAGE, REMIND, WITCH). Net emissions include those from land-use change and bioenergy with CCS. 25
Source: Riahi et al. 2016; Rogelj et al. 2018; IIASA SSP Database; IAMC; Global Carbon Budget 2018Évolution de la population mondiale
En 2050 au moins 75%
de la population sera
urbanisée
EN 1950 moins de
25% de la
population vivait
dans les villes
Claude_Villeneuve@uqac.ca 27Même avec les
engagements prévus à
l’accord de Paris les
émissions doubleront
en moins de 40 ans
Source: OCDE, 2018, Global Material Resources Outlook to 2060Augmentation des GES - PROJECTIONS
CO2 : 936 ppm
CO2 : 421 ppm
This set of quantified SSPs are based on the output of six Integrated Assessment Models (AIM/CGE, GCAM, IMAGE,
MESSAGE, REMIND, WITCH). Net emissions include those from land-use change and bioenergy with CCS. 29
Source: Riahi et al. 2016; Rogelj et al. 2018; IIASA SSP Database; IAMC; Global Carbon Budget 2018Effets prévisibles
• Modifications de la variabilité et des extrêmes climatiques
• Hausse des minima et des moyennes locales
• Acidification des océans
• Réduction de la cryosphère
• Hausse du niveau de la mer
• Modification du cycle de l’eau
• Modifications de la phénologie et de l’aire de répartition des espèces
Claude_Villeneuve@uqac.ca 30Un déplacement des
moyennes, même modeste peut
signifier des changements très
importants dans l’intensité des
extrêmes
Une augmentation de la
variabilité climatique présente
aussi une occurrence accrue
des extrêmes
Le changement climatique
actuel présente à la fois une
augmentation de la moyenne et
de la variabilité
Claude_Villeneuve@uqac.ca 31La vapeur d’eau et la température
9 000 m3 48 000 m3 304 000 m3
- 20 0c 00c + 30 0c
Atmosphère de faible énergie Atmosphère de forte énergie
Claude_Villeneuve@uqac.ca 32
Sec Mouillé Sécheresses InondationsImpacts globaux - Augmentation des GES
figure 3.7
Impacts prévisibles
5% CO2: 400 ppm 95%
CO2: 450 ppm
CO2: 550 ppm
CO2: 650 ppm
CO : 750 ppm
2
+ 0°C +1° C + 2°C + 3°C + 4°C + 5°C + 6 °C
ALIMENTATION
Food Baisse des rendements agricoles dans les pays développés
Impacts majeurs
au Sahel
Risques accrus de mourir
de faim surtout (50 %) en Afrique
Baisses importantes
des rendements agricoles
Alimentation :
et dans l’ouest de l’Asie
Hausse des rendements agricoles
(1/3 en Afrique)
Baisses des rendements agricoles dans
↓ Rendements agricoles
en altitude dans les pays développés certaines régions développées malgré
(fortes fertilisations carboniques) une forte fertilisation carbonique
EAU Changements significatifs
dans la disponibilité de l’eau douce,
Eau :
Fonte des petits glaciers
notamment en Afrique
Hausse du niveau de la mer
menaçant des villes importantes
↑Niveau des mers – inondation de territoires
Diminution de plus de 30 %
du vlome d’eau en Méditerranée
et en Afrique du Sud
comme Londres, Shanghai,
New York, Tokyo et Hong Kong Disparition de certaines îles
ÉCOSYSTÈMES
Dommages écologiques Disparition possible, Écosystèmes :
aux récifs de coraux importants totale ou partielle de la
et éventuellement irréversibles forêt amazonienne
Non-maintien d’une grande partie des écosystèmes dans leur forme actuelle
Transformations profondes, voire disparition pour
Disparition d’espèces
(20-50 % selon une étude) certains
ÉVÉNEMENTS
CLIMATIQUES
Augmentation de l’intensité des tempêtes, des feux
de forêt, des sécheresses et des vagues de chaleur
Légère hausse de l’intensité
Événements climatiques extrêmes :
EXTRÊMES des ouragans et doublement
des dommages aux USA Plus fréquents
RISQUE DE
CHANGEMENTS
CLIMATIQUES
Risque d’affaiblissement de l’absorption naturelle du carbone
et hausse possible de la production naturelle de méthane et affaiblissement
de la circulation thermohaline dans l’Atlantique Nord
Impacts irréversibles :
RAPIDES ET
D’IMPACTS
Fonte de la calotte glaciaire
du Groenland
Risque de changements abrupts du climat
à grande échelle sans retour en arrière possible
Emballement du système au-delà d’un seuil
IRRÉVERSIBLES 33
Conséquences encore inconnues
Source : Villeneuve, 2007Augmentation du niveau des mers – OBSERVATIONS
Le niveau moyen des mers a augmenté d’environ 0.19 m
durant la période 1901-2010
34
Source : GIEC, 2013. GTI, RID, Figure RID.3d.Augmentation du niveau des mers – PROJECTIONS
1m
0.3 m
35
Source : GIEC, 2013. GTI, RID, Figure RID.92019 - L’Arctique en crise
Uniquement à l’été 2019, le Groenland a perdu une masse nette de
53 milliards de tonnes de glace ce qui représente 1,5 mm sur le
niveau de ma merL’inertie du système
Claude_Villeneuve@uqac.ca 37Est-ce possible de renverser la tendance? • Pour stabiliser le climat à 1,5˚ C il faudra diminuer les émissions de 45% par rapport à 2010 en 2030 et être carboneutres en 2050. • Le « emission gap report » identifie que 33 Gt d’équivalent CO2 peuvent être mobilisées d’ici 2030 à moins de 100$/tonne • La suite est plus incertaine, mais plusieurs solutions techniques qui ne sont pas encore matures peuvent être développées. • MAIS il faut d’abord cesser d’augmenter les émissions. • ET le niveau de la mer va continuer d’augmenter pendant deux ou trois siècles encore
Ce qu’il faudrait faire?
6
5
4
3
2
1
L’humanité doit être carboneutre en 2050
0
Série 1 Série 2 Série 3
Catégorie 1 Catégorie 2 Catégorie 3 Catégorie 4
Source: IPCC, 2018, Special report Global Warming of 1,5˚ aboveL’accord de Paris • Tous les pays doivent se fixer des cibles nationales non contraignantes et les réviser aux 5 ans. • L’objectif est de maintenir à l’horizon 2100 le réchauffement « bien en deçà de 2˚C » • Les contributions actuellement fixées sont très inférieures aux efforts nécessaires pour y arriver. • Les Etats-Unis et l’Australie sont sortis de l’Accord depuis 2017.
Températures et émissions cumulées de CO2
Émissions cumulées de CO2 en provenance d’énergie fossile, des industries, et des
changements d’usage des sols et quatre projections simplifies compares à la
probabilité de dépasser différents seuils de température (en rouge)
˚1,5C
The red shaded areas are the chance of exceeding different temperatures above
pre-industrial levels using the cumulative emissions concept
Source: Jackson et al 2015b; Global Carbon Budget 2015Alors • Il faut réaliser d’énormes efforts de réduction des émissions pour stabiliser le climat en 2100. • Il est très improbable qu’on arrive à éviter le dépassement de la trajectoire, donc un réchauffement significatif avant la moitié du siècle. • Les manifestations du nouveau climat sur les conditions locales se traduiront par des évènements exceptionnels dont il faut penser dès aujourd’hui à se protéger en adaptant: • Les infrastructures • Les mesures de sécurité civile • L’aménagement du territoire
Municipalités et changements climatiques
Conséquences pour les municipalités? • Îlots de chaleur • Inondations • Détérioration accélérée des infrastructures • Érosion côtière • Détérioration de la qualité de l’air • Problèmes d’approvisionnement en eau • Demande énergétique accrue pour la climatisation
Un exemple?
Atlas climatique du Canada
Températures annuelles Chicoutimi 2021-2050
45
Source : https://atlasclimatique.ca/Chicoutimi 2021-2050 Vulnérabilité aux aléas hydrométéorologiques – Saguenay (Chicoutimi) Source : https://atlas-vulnerabilite.ulaval.ca/ 46
Prévoir l’adaptation Vulnérabilité aux aléas hydrométéorologiques – Saguenay (Chicoutimi) Zone portuaire Amphithéâtre Zone portuaire?? Source : https://atlas-vulnerabilite.ulaval.ca/ 47
Municipalités et changements climatiques • Gouvernements de proximité • Responsabilités • Aménagement du territoire • Transports • Infrastructures • Gestion des déchets • Sécurité • Qualité de vie • Les municipalités sont aussi des émetteurs de GES • Bâtiments • Équipements motorisés • Gestion des déchets • Artificialisation des surfaces et changement d’affectation des terres
Quatre conseils pour les municipalités • Connaître vos vulnérabilités et planifier pour les atténuer • Connaître les sources d’émissions sur lesquelles vous avez un contrôle et faire des projets pour les diminuer ou les compenser de manière exemplaire • Éduquer et provoquer une émulation chez les citoyens pour qu’ils adoptent de bonnes pratiques • Créer des espaces verts et des puits de carbone végétaux et favorisez l’utilisation du bois dans vos bâtiments.
Les actions prioritaires (1) • Mettre un prix universel sur les émissions pour favoriser l’adoption de technologies et de comportements. • Taxe carbone • Marché de droits d’émissions • Taxe d’accise à l’importation reflétant l’empreinte carbone • Cela relève des gouvernements supérieurs
Les actions prioritaires (2) • Carboneutralité • Des évènements • Des institutions • Des municipalités • Des entreprises • Des produits • Des nouvelles installations industrielles • La carboneutralité est une mesure volontaire basée sur une approche comptable. • Elle permet de stimuler les projets d’absorption de CO2 et de réductions d’émissions
Les actions prioritaires (3)
• Transition énergétique
• La demande en énergie doublera d’ici 2050
• La proportion des carburants fossiles dans la fourniture énergétique mondiale
qui est actuellement de 80% devrait au moins diminuer d’un facteur 4 pour
représenter moins de 10%
• Cela peut se réaliser par:
• Une meilleure efficacité énergétique
• Une proportion croissante de la fourniture d’énergie à faible empreinte carbonique
• La substitution des carburants fossiles par des sources d’énergie renouvelables
• Plusieurs opportunités s’offrent aux municipalités par exemple avec
les carburants de biomasseLes actions prioritaires (4)
• Les émissions négatives
• Augmenter les puis de carbone
• Forêts
• Sols agricoles
• Océans
• Séquestration géologique de carbone biologique
• Les émissions négatives peuvent présenter des opportunités de
revenus pour les municipalités par les marchés du carboneLe défi carbone • L’action individuelle est d’une grande efficacité si elle rejoint un grand nombre de personnes. • Connaître son empreinte carbone • Faire son budget carbone • Réduire son empreinte • Favoriser le durable • Agir avec discernement • Compenser? • C’est bien meilleur en groupe!
La force du nombre • Si chaque personne au Québec réduisait son empreinte carbone d’une tonne par année, le résultat serait l’équivalent de tout ce que le gouvernement et l’industrie ont réussi à faire en 30 ans, de 1990 à 2019. • Mais comment?????
Réduire son empreinte • Économiser 1,1 litre d’essence par jour réduit l’empreinte d’une tonne par année; • Composter la partie organique des déchets réduit d’une demi-tonne par personne par an; • Faire récupérer les gaz d’un vieux frigo 2 tonnes d’émissions évitées • Utiliser du bois dans la construction 1 tonne de CO2 séquestré par m3 • Planter des arbres?
La force du nombre un exemple • Un moteur qui tourne au ralenti une heure consomme 0,6 litres d’essence par litre de cylindrée. • Il y a 6,6 millions de véhicules immatriculés au Québec. • Si chaque véhicule tourne 10 minutes par semaine au ralenti • Feux rouges • Congestion • Démarreur à distance • Service à l’auto • Etc. • La production de GES pour l’ensemble du parc automobile du Québec sera de 260 000 tonnes de CO2 par année ce qui est 30 kt de plus que la production totale déclarée par Hydro-Québec.
C’est possible pour les municipalités aussi!
• Définir son périmètre opérationnel
• Réaliser un inventaire selon ISO 14064-1
• Faire un bilan annuel et se fixer des indicateurs et des cibles
• Mettre en œuvre des projets ISO 14064-2 et les documenter
• Mettre au défi les citoyens de faire leur part
http://carboneboreal.uqac.ca/calculateur-ges-fr/
• Lancer le défi de faire mieux à vos collègues de la FQM
• Voir https://www.uqac.ca/programme/0657-progr-court-2e-cycle-en-
gestion-durable-du-carbone/ Cours 1 ECC 811Conclusion • Les municipalités seront affectées au premier chef par les manifestations inévitables des changements climatiques • Elles peuvent limiter les dommages en se pré-adaptant au climat du futur, au nouveau régime de crues et à la montée du niveau de l’océan s’il y a lieu • Elles peuvent tirer profit de certaines opportunités • Elles peuvent devenir un moteur de changement avec leurs citoyens en agissant de manière dynamique et proactive • Elles doivent interpeller les gouvernements supérieurs pour rendre les règles du jeu plus avantageuses à leur niveau.
Quelques liens pour aller plus loin • https://umq.qc.ca/evenements/sommet-municipal-resilience-climat/ • https://atlasclimatique.ca/changements-climatiques-et-villes- canadiennes • http://www.aimf.asso.fr/+-villes-climat-+.html
Questions?
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