Mar 06

Baromètre des énergies marines

EurObserv’ER a présenté une étude synthétique sur la filière des énergies marines qui est en pleine effervescence avec un nombre significatif de prototypes immergés ces trois dernières années, que ce soit au large des côtes britanniques ou de la Bretagne, en mer du Nord ou en mer Méditerranée. Dans cette course à l’océan, l’énergie des courants a un temps d’avance sur l’énergie des vagues et les autres technologies. 

Les zones économiques exclusives de tous les États de l’Union européenne, Royaume-Uni inclus, représentent un domaine maritime de plus 25 millions de km2, soit la plus grande zone au monde, et offrent de fait un potentiel de valorisation énergétique gigantesque. L’industrie européenne des énergies marines estime que 100 GW de capacités utilisant l’énergie des vagues et des courants marins peuvent être déployés en Europe d’ici 2050. Cette puissance pourrait répondre à 10 % des besoins électriques européens actuels. Certaines technologies marines, comme l’énergie des courants ou le marnage, (voir ci-dessous) ont pour elles l’avan- tage d’une prédictibilité de leur produc- tion à venir supérieure à celle de l’éolien. L’énergie des vagues présente un autre atout : elle est plus abondante en hiver, durant la période la plus gourmande en consommation électrique. 

Selon la publication Energy Technology Perspectives 2012 de l’Agence internationale de l’énergie (International Energy Agency – IEA), les énergies marines pourraient afficher une puissance mondiale installée de 337 GW en 2050 avec environ 30 % (101 GW) provenant des courants marins et 70 % (236 GW) issus des vagues. Ce chiffre peu paraître faible en comparaison de ceux du photovoltaïque, qui a déjà franchi en 2018 le cap des 500 GW raccordés, ou avec l’éolien qui a atteint début 2019 le cap des 600 GW (591 GW fin 2018 selon le Global Wind Energy Council (GWEC). 

Il n’en reste pas moins qu’à l’échelle de certains pays côtiers ou insulaires comme le Royaume-Uni, la contribution potentielle des énergies marines est loin d’être négligeable dans l’optique d’une décarbonisation totale du mix électrique et justifie les efforts actuellement menés par les développeurs. 

Les énergies marines : un jeu à 5 familles

Les énergies marines comprennent cinq familles distinctes regroupant chacune des technologies spécifiques. 

Historiquement, L’ÉNERGIE MARÉMOTRICE (tidal range energy), est la première énergie océanique à avoir été déployée en Europe. Elle représente l’énergie poten-ielle liée à la marée, plus précisément à la différence de hauteur entre la pleine et la basse mer (le marnage). Elle est exploitée grâce à la construction d’un barrage équipé de turbines (les mêmes que celles utilisées dans les barrages hydroélectriques) situé dans une baie ou un estuaire. C’est le flux et le reflux de la marée qui permettent alternativement de remplir ou de vider la retenue d’eau en actionnant des turbines qui produisent de l’électricité. Les usines marémotrices, à l’instar des barrages hydroélectriques, peuvent également être équipées d’un système de pompage-turbinage pour augmenter la réserve d’eau stockée qui augmentera la production lors du reflux. C’est le cas de l’unique usine marémotrice en activité dans l’Union européenne et qui est située en Bretagne, dans l’estuaire de La Rance. La puissance de l’installa- tion est de 240 MW dont une vingtaine de mégawatts dévolus au pompage- turbinage. D’autres projets utilisant cette technologie sont actuellement à l’étude. C’est le cas au Royaume-Uni avec le projet de Swansea Bay Tidal lagoon (320 MW). Il s’appuie sur une conception nouvelle, celle d’un lagon artificiel. Ce lagon fonctionnerait à la manière d’un lac artificiel en se remplissant d’eau à marée haute puis en se vidant par des sas équipés de turbines. 

L’ÉNERGIE DES COURANTS (tidal stream energy) exploite l’énergie cinétique des courants de marées et des courants océaniques. Elle est généralement captée par des machines de type hydroliennes. Ces dis- positifs qui s’apparentent à des éoliennes sous-marines sont posés sur les fonds marins ou arrimés (souvent par paire) sous une barge ou un flotteur. Selon Ocean Energy Europe, association européenne représentant les acteurs industriels du secteur, 18 projets étaient en activité durant l’année 2018, incluant 6 nouvelles machines immergées l’an passé en France, au Royaume- Uni et en Belgique pour une puissance cumulée de 3 678,5 kW. 

L’ÉNERGIE DES VAGUES OU ÉNERGIE HOULOMOTRICE (wave energy) est produite par le mouvement des vagues. Il existe une multitude de technologies pour convertir l’énergie des vagues en élec- tricité, comme l’utilisation de flotteurs ponctuels ou linéaires, de systèmes à déferlement ou encore de colonnes d’eau oscillantes. En 2018, selon les données de l’association Ocean Energy Europe, 24 pro- jets houlomoteurs étaient opérationnels sur les côtes de 9 pays de l’Union euro- péenne. Pas moins de 8 machines (répar- ties sur 7 projets) ont été immergées en 2018 en Italie, Royaume-Uni, France, Dane- mark et Grèce pour une puissance cumulée de 444,2 kW. 

L’ÉNERGIE THERMIQUE DES MERS (ETM ou OTEC en anglais pour ocean thermal energy conversion) exploite au sein d’un cycle thermodynamique classique la différence de température entre l’eau chaude de surface disponible dans certaines parties du globe (entre 25 et 30 °C) et l’eau froide des profondeurs (environ 4 °C à partir de 800 m). Cette technologie n’en est encore qu’au stade de démonstrateurs de faible puissance et son développement commercial est nettement moins avancé que celui des hydroliennes ou des houlomoteurs. Depuis quelques années, les projets actuels ETM se concentrent sur des installations terrestres plutôt que sur des installations flottantes technique- ment plus contraignantes. Naval Energies a installé en 2012 un prototype ETM à terre de 15 kW sur l’île de La Réunion et un banc d’essai en 2017 en Martinique dans le cadre du projet Marlin (porté par l’Ademe). L’énergie thermique des mers peut également être valorisée par d’autres procédés. En Espagne, le fournisseur de gaz Enagás a eu l’idée d’utiliser son terminal portuaire méthanier de regazéification de gaz naturel liquéfié (GNL) dans le port de La Huelva au sud de pays. Il exploite ainsi sur son site une centrale de 4,5 MW qui utilise la différence de température entre l’eau de mer (qui sert de point chaud) et le gaz naturel liquéfié (qui sert de point froid) pour générer de l’électricité. L’énergie thermique des mers peut également être utilisée pour la production de chaleur ou de froid. Des projets de taille commerciale de systèmes de climatisation par eau de mer de type Swac (sea water air conditio- ning) sont déjà opérationnels en Europe. Ce procédé exploite la différence de température entre l’eau chaude de surface et l’eau froide des fonds marins, pompées grâce à des canalisations. Sur la côte, des échangeurs et des pompes à chaleur per- mettent de produire, selon les besoins, du chaud ou du froid. L’eau est ensuite acheminée vers les bâtiments pour les chauffer ou les climatiser. Ce procédé est notamment utilisé par la centrale Thalassia d’Engie inaugurée en 2016 dans le port de Marseille. Elle alimente en chaud et en froid l’ensemble des bâtiments qui lui sont raccordés grâce à un réseau de 3 km. À terme, le réseau devrait être relié aux 500 000 m2 de bureaux de l’écoquartier Euroméditerranée. 

La dernière énergie océanique recensée est L’ÉNERGIE OSMOTIQUE (salinity gradient) qui utilise l’énergie exploitable à partir de la différence de salinité entre l’eau de mer et l’eau douce. Phénomène naturel, l’osmose se caractérise par le transfert, à travers une membrane semi-perméable (perméable uniquement à l’eau), de l’eau depuis le milieu où elle est la moins concentrée en sel (eau douce) vers celui où elle est la plus concentrée (eau salée), jusqu’à l’équilibre des concentrations de part et d’autre de la membrane. La différence de salinité provoque un mouvement d’eau, qui exerce une pression dans le compartiment d’eau salée, pression qui peut être turbinée pour produire de l’électricité. À l’instar de l’ETM, cette technologie est encore en phase de développement. Un premier prototype de 4 kW a été testé en 2009 en Norvège par l’entreprise publique Statkraft, sur le site de Tofte au sud-ouest d’Oslo. Une variante technologique appelée “électrodialyse inverse” (reversed electro dialysis) a également été testée avec succès aux Pays-Bas sur la digue d’Afslui- tdijk, avec d’un côté la mer, et de l’autre, de l’eau douce. Opéré par la société Redstack depuis 2014, le démonstrateur néerlandais a une puissance de 50 kW et utilise 1 m3/s d’eau douce et autant d’eau de mer. L’entreprise ambitionne d’utiliser son procédé pour produire directement de l’hydrogène et d’augmenter la puissance à1MW. 

https://www.eurobserv-er.org/pdf/ocean-energy-barometer-2019-fr/

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Fév 28

Le virage technologique du Quantique

Avec l’objectif de bâtir une stratégie nationale en matière de technologies quantiques basée sur une évaluation de l’écosystème et des recommandations préliminaires, tel est l’objectif d’un rapport récemment remis au gouvernement.

Les technologies et ordinateurs quantiques confèreront à moyen terme un avantage stratégique certain aux acteurs économiques qui s’en seront saisis, notamment dans les domaines de la médecine moléculaire, de la logistique, du stockage de CO2, de la fabrication de fertilisants « verts », de la conception de matériaux avancés, de la prospection géologique…

Au regard des enjeux de croissance économique et de souveraineté liés aux technologies quantiques, du contexte européen et mondial qui voit certains pays intensifier leurs programmes de développement autour de ces technologies, et des forces et faiblesses de l’écosystème industriel et de recherche français, le rapport émet six recommandations stratégiques :

1. Déployer une infrastructure de calcul quantique de pointe à destination de la recherche et l’industrie

La mise en place, sur le sol français, d’une infrastructure de rang mondial, intégrant différents émulateurs et accélérateurs quantiques basés sur des principes technologiques divers, pourra représenter un levier d’action fort. Elle permettra de limiter les risques d’effets de verrouillage et d’intégration verticale, de développer l’écosystème logiciel et les usages pratiques, de développer la légitimité et le rayonnement de la France à l’international et de contribuer à l’émergence de fournisseurs de calculateurs quantiques français et européens de rang mondial.

Un rapprochement avec les partenaires européens, notamment l’Allemagne, pourrait permettre de développer une offre et un portail communs, visant à donner un accès à l’ensemble des technologies de calcul quantique européennes.

2. Lancer un programme de développement technologique ambitieux

Avec des programmes de recherche et développement technologique associant acteurs publics et privés en combinant les approches ascendantes et descendantes, la France pourra se donner les moyens nécessaires à la levée des différents verrous scientifiques et technologiques jalonnant le développement de l’ordinateur quantique, ainsi que des dispositifs de cryptographie nécessaires à la sécurisation des communications sensibles à l’ère du quantique.

3. Mettre en place un programme de soutien au développement des usages

Des « challenges quantiques » associant secteurs d’usages et secteurs technologiques, aussi bien dans le domaine du calcul quantique que dans le domaine des capteurs quantiques permettraient de renforcer la compétitivité des secteurs aval tout en sécurisant les débouchés court-terme des secteurs technologiques.

4. Créer un environnement d’innovation efficace

La création de centres quantiques basés sur des pôles de recherche et développement reconnus au plan international tant pour le rayonnement académique qu’industriel, serait un levier clé du brassage interdisciplinaire, en permettant de créer la cohésion et de dégager le temps informel nécessaires à la levée des verrous empêchant la mise en place d’une stratégie nationale. Le développement des compétences et l’accès au capital risque de qualité permettront de lever les freins à l’innovation et à la création de startups, vecteur incontournable du transfert de technologies vers le tissu économique.

5. Déployer une stratégie de sécurité économique adaptée

La position de la France en matière de technologies quantiques encourage certains organismes ou États à s’intéresser à l’écosystème français et à cibler les acteurs les plus vulnérables, en pointe au niveau mondial. La protection du patrimoine scientifique et technologique, et la diplomatie économique seront les piliers d’une stratégie d’intelligence économique efficace.

6. Instaurer une gouvernance efficace

Compte tenu du niveau élevé d’incertitudes relatif à certaines voies de développement des technologies quantiques, les horizons de temps longs des actions à mener et l’intensité capitalistique nécessaire, l’État aura besoin d’une gouvernance agile et dotée d’un pouvoir décisionnel, associant l’Etat, les organismes de recherche et les industriels.

A cette occasion, les ministres (Recherche, Economie, Armées, Numérique) ont annoncé la création d’un groupe de travail constitué des représentants de l’Etat et de ses opérateurs de recherche (CEA, Inria et CNRS) et financiers (Bpifrance, S.G.P.I.). Il sera chargé d’élaborer, dans le cadre du Pacte productif, de la loi pluriannuelle de programmation de la recherche et du Programme d’investissement d’avenir (PIA), une feuille de route détaillée permettant de répondre aux six recommandations du rapport. Cette feuille de route détaillée, attendue pour le premier trimestre 2020, précisera le programme de travail sur cinq ans de chaque ministère et opérateur, ainsi que les sources de financement étatiques, privées et communautaires du plan quantique.

https://www.enseignementsup-recherche.gouv.fr/cid148332/remise-des-conclusions-du-rapport-quantique-le-virage-technologique-que-la-france-ne-ratera-pas.html

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Fév 20

Intelligence artificielle et politique internationale

La transformation numérique a révolutionné nos vies. L’« intelligence artificielle » va aller encore un cran plus loin. Une récente étude de l’IRIS, think tank piloté par Pascal Boniface, s’intéresse aux conséquences de l’IA sur les relations internationales… Ses principales conclusions sont reprises ici.

L’hybridation du numérique, de la robotique et de l’IA, remet en cause le fonctionnement traditionnel de l’économie et des relations internationales, basé sur la concurrence, l’ajustement de l’offre à la demande et l’hégémonie de l’Occident. Si les impacts précis de l’intelligence artificielle restent délicats à anticiper, plusieurs tendances sont d’ores et déjà manifestes. 

Premièrement, les entreprises qui disposent des moyens d’investir dans les technologies les plus modernes et d’attirer les cerveaux les plus performants ont la possibilité de devenir en quelques années des acteurs quasiment monopolistiques, propriétaires de dizaines de milliards de données. Cette économie de l’exponentiel pose trois défis inédits : un défi d’ajustement des marchés, un défi de régulation et de concurrence, et un défi géopolitique – tous corrélés. 

Deuxièmement, l’IA brise le lien logique établi de longue date en Occident entre innovation et démocratisation. Les technologies d’IA (vision artificielle, reconnaissance faciale, etc.) offrent aux régimes autoritaires des moyens inédits de consolidation de leur pouvoir. Pour certains, la lutte entre l’autoritarisme numérique tel que pratiqué par la Chine et la démocratie libérale marquera la principale ligne de faille idéologique au XXIéme siècle. Cependant, dans l’actuelle phase de test des « défenses immunitaires » de l’Occident, les États autoritaires ne sont pas les seuls à menacer les libertés individuelles ; les acteurs du numérique détiennent une responsabilité substantielle à cet égard. Une piste de réflexion pourrait consister à s’interroger sur les conséquences de la remise en cause actuelle des GAFAM en Europe et, dans une moindre mesure, aux États-Unis, sur un possible découplage entre les puissances occidentales et « leurs » acteurs privés, au bénéfice de stratégies extérieures prédatrices économiquement ou hostiles stratégiquement. 

Troisièmement, l’IA est perçue comme un enjeu croissant de sécurité internationale. À cet égard, il ne faut pas occulter, d’une part, que les usages de la technologie sont plus significatifs que la possession de celle- ci ; d’autre part, que l’on surestime probablement les implications de l’IA à court-terme et sous-estime ses conséquences à long terme. En corollaire de ce point, il convient de relativiser l’inexorable essor de la Chine dans l’IA. Les autorités chinoises n’éprouvent aucun complexe à alimenter ce biais de perception, dans un contexte de crise de confiance des pays occidentaux. 

En outre, la Chine a jusqu’à présent développé des capacités en IA mobilisées pour l’essentiel en interne – contrastant par exemple avec l’expansion mondiale des acteurs nationaux des télécommunications (équipements réseaux, smartphones, etc.). Sur le plan de la gouvernance interne, le monolithisme perçu de l’extérieur tranche avec l’existence de fortes rivalités bureaucratiques pour le contrôle de la « ressource » financière de l’IA. Enfin, dans un passé récent, les grands plans stratégiques annoncés dans l’automobile ou les semi-conducteurs ne se sont pas matérialisés par une hégémonie de la Chine sur ces industries. 

Enfin, la remise en cause du multilatéralisme et le retour à des logiques protectionnistes favoriseront un « nationalisme » de l’IA qui aura pour conséquences d’accentuer les manœuvres de colonialisme numérique et de compromettre des chaînes d’approvisionnement totalement mondialisées. 

L’ensemble de ces paramètres devront être intégrés dans toute réflexion et action diplomatique en matière numérique et d’intelligence artificielle, alors que le temps dont l’Europe dispose pour éviter de perdre sa capacité d’innovation ou toute autonomie technologique par rapport à la Chine et aux États-Unis en matière d’IA est maintenant compté. 

https://www.ifri.org/sites/default/files/atoms/files/nocetti_intelligence_artificielle_2019.pdf

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Fév 14

Océan et climat

Savez-vous que l’océan…

  • Produit la moitié de l’oxygène que nous respirons ?
  • Est, grâce à la pêche, le premier apport en protéines pour un milliard de femmes et d’hommes ?
  • A un rôle décisif dans le ralentissement du réchauffement climatique, étant le premier puit de carbone de notre planète ?
  • Abrite 90% de l’habitat naturel de la terre, en faisant ainsi un sanctuaire de biodiversité ?
  • Représente 84% des ressources de minerais, 90% des stocks d’hydrocarbures et est de plus en plus la source de nos énergies renouvelables ?

Donc, nous ne vivrions que grâce à l’océan ?

Mais savez-vous aussi que ce poumon bleu de l’humanité est de plus en plus dégradé par les activités humaines et menace aujourd’hui de s’étouffer ?  Le réchauffement et l’acidification des océans minent la biodiversité, nous pouvons le mesurer à la destruction des coraux qui ne survivent pas à ce nouveau climat. Le réchauffement des eaux dérègle le cycle du carbone et conduit à l’élévation du niveau de la mer. Les déchets s’accumulent et mettent en danger la faune marine. : on estime que l’équivalent d’un camion poubelle de plastiques est déchargé en mer chaque minute. Selon l’UNESCO, plus de 50% des espèces marines pourraient être éteintes ou proches de l’extinction d’ici 2100, entraînant la disparition de phytoplanctons.

Pendant longtemps, les discussions sur le changement climatique n’ont pas pris l’océan en compte. Les choses changent. Cet environnement planétaire trouve enfin sa place légitime dans les enjeux climatiques. 

Il y a quelques semaines, le Président de la République a demandé que soit lancé un programme prioritaire de recherche Océan et climat : Ce programme prioritaire de recherche aura pour but d’accentuer la mobilisation des compétences reconnues de notre communauté scientifique. Il sera piloté conjointement par le CNRS et l’Ifremer. Il devra renforcer les domaines de recherche les plus cruciaux pour la protection de nos océans et la lutte contre le changement climatique. Ce programme prioritaire de recherche préfigure les outils qui appuieront notre recherche dans le cadre de la loi de programmation de recherche qui sera présentée en tout début d’année prochaine et qui adjoindra justement les moyens adéquats à chacun de ces programmes et qui aura vocation à associer à cette dynamique la communauté scientifique internationale car pour ce bien commun la mobilisation ne peut être que mondiale. Il est en effet absolument nécessaire de mettre en commun les données, leur collecte et leur stockage ainsi que leur analyse pour répondre à cet enjeu planétaire qu’est la protection de l’océan. Cet enjeu de recherche, c’est évidemment un enjeu de meilleure connaissance, de protection de la biodiversité mais c’est un enjeu essentiel pour améliorer notre alimentation, la recherche médicale, mais les recherches aussi (…) en matière d’acoustique ou de matériaux, car cette recherche sur le plan maritime irrigue d’autres champs de notre recherche dans bien d’autres domaines et est au cœur d’une interdisciplinarité essentielle. Notre avenir en dépend. 

Quel rôle l’océan joue-t-il dans le climat et quels sont les impacts du changement climatique sur l’océan sont les questions abordées dans une collection de fiches scientifiques à télécharger sur le site de la plateforme Océan et Climat qui, forte de la participation de plus de 70 membres, favorise la réflexion et les échanges entre la communauté scientifique, la société civile et les décideurs politiques.

https://ocean-climate.org

https://www.elysee.fr/emmanuel-macron/2019/12/03/locean-poumon-de-lhumanite-qui-menace-de-setouffer

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Fév 07

Montée du niveau des mer : conséquences et anticipations

Le changement climatique est (enfin) devenu un vrai souci politique dans de nombreux pays, pas toujours les plus gros pollueurs malheureusement… Je souhaiterais mettre en avant ici un gros travail réalisé par l’alliance de recherche Allenvi sur un éclairage de la prospective sur les conséquences et anticipations d’ici 2100 de la montée du niveau de la mer. Je suis désolé pour la longueur de cet article, mais il met bien en évidence le rôle d’expertise que peuvent (doivent) jouer les chercheurs. C’est une valorisation de la recherche que je qualifie de sociétale au sens où elle est en appui à la définition de programme de politique publique.

L’élévation du niveau de la mer, qui s’accélère notamment sous l’effet du réchauffement climatique, va affecter directement le littoral et les zones côtières où se concentrent de nombreuses populations et les activités économiques à l’échelle mondiale. La vulnérabilité de cette interface entre la mer et la terre aux risques de submersions périodiques lors de tempêtes ou de recul du trait de côte est donc très forte. L’anticipation de ces risques constitue un enjeu majeur des politiques publiques compte tenu des investissements considérables nécessaires à l’adaptation des territoires littoraux et de leurs populations et à leur sécurisation, et dans le contexte de la mise en place de plans de prévention des risques et d’une réglementation favorisant l’adaptation.

Ce travail définit huit scénarios qui peuvent être synthétisés dans un graphe où sont croisés l’atténuation du changement climatique à l’échelle globale et les efforts d’adaptation des littoraux à la hausse du niveau de la mer, consentis depuis 2018. Le centre du graphe représente l’origine en 2018, et l’extrémité de la flèche la situation en 2100. La trajectoire, de l’origine à l’extrémité de la flèche, décrit l’atténuation et les efforts d’adaptation mis en œuvre entre 2018 et 2100. Des points d’inflexion dans les trajectoires sont précisés. Sur l’axe des ordonnées, plus on va vers le haut et plus l’atténuation globale est importante dans le scénario considéré. Sur l’axe des abscisses, plus on va vers la droite et plus les efforts d’adaptation des littoraux sont importants. Sur le graphique, des efforts « négatifs » ont été envisagés, ils correspondent à des situations où les actions pour l’adaptation sont plus faibles que celles actuellement mises en œuvre, conduisant donc à une inadaptation croissante des littoraux. De même des atténuations « négatives » ont été envisagées qui correspondent à des situations d’accroissement des émissions de gaz à effet de serre. 

L’état physique du niveau en 2100 est le résultat de l’impact du changement climatique sur le niveau des mers en 2100, qui est considéré pour partie comme la résultante de l’atténuation globale, et pour partie comme une conséquence des dynamiques propres de changement climatique (par ex. dans le cas d’un emballement). 

Pour chacune des familles ainsi définies, il s’agit de faire ressortir la trajectoire générale du scénario, ainsi que les stratégies mises en œuvre par les principaux acteurs, notamment en matière d’adaptation des zones littorales face aux évolutions projetées. 

Famille « Adaptation littorale » 

Cette famille regroupe quatre scénarios constituant un corpus globalement vertueux même si les capacités d’anticipation, les efforts de prévention et, dès lors, l’intensité des conséquences peuvent sensiblement différer. La famille se décompose en deux paires de trajectoires. La première, qui regroupe les trajectoires A1 et A3, correspond à des scénarios résolument proactifs, dans lesquels une prise de conscience rapide de la gravité de la situation et la mise en œuvre de mesures préventives efficaces d’atténuation limitent considérablement la gravité des conséquences (contexte modéré à sérieux). La seconde, qui regroupe les trajectoire A2 et A4, correspond à une « attitude de rebond », la prise de conscience et la mobilisation des politiques publiques pour l’atténuation intervenant plus tardivement dans le courant du siècle, et générant des conséquences sensiblement plus préoccupantes (contexte sérieux à grave) que celles caractérisant l’attitude proactive. 

La trajectoire du scénario A1 – Maîtrise climatique conjugue de fortes politiques d’atténuation du changement climatique mises en place très précocement et des efforts d’adaptation des littoraux modérés, car répondant à une faible hausse du niveau des mers. En effet, la mise en œuvre, de façon très précoce, dès 2020, de fortes mesures de réduction des émissions de GES et de stockage du carbone (décarbonation de l’économie, efficience énergétique, captage et stockage du carbone -carbone organique des sols, technologies CCS et BECCS) par les acteurs nationaux a permis de limiter l’élévation du niveau des mers. Les mesures d’adaptation des littoraux sont proportionnelles au risque existant de hausse du niveau des mers qui reste faible tout au long de la période (hausse limitée aux alentours de 50 cm). 

Face à un changement climatique limité engendrant une faible hausse du niveau des mers, les stratégies d’adaptation du littoral mises en œuvre sont des mesures incrémentales de transformation de la ville sur elle-même ; le modèle conventionnel de développement urbain n’a pas été remis en cause. Cependant les évènements extrêmes ont ponctuellement des impacts importants sur certains littoraux plus exposés aux aléas. 

La trajectoire du scénario A3 – Sobriété et Anticipation conjugue une gouvernance littorale anticipant les conséquences du changement climatique sur les littoraux (la hausse du niveau des mers est plus importante que dans le premier scénario), et un basculement précoce, aux alentours de 2030, vers une économie de la sobriété, entraînant une forte réduction des émissions. 

D’une part la mise en place progressive d’une gouvernance littorale de l’adaptation à la hausse du niveau des mers (anticipation sur urbanisme et infrastructures, concertation des acteurs) aboutit sur certains littoraux à la généralisation de stratégies de repli. D’autre part, le développement d’une culture de la sobriété dans l’ensemble des domaines d’activité économique conduit à réduire les émissions de gaz à effet de serre et à limiter le changement climatique. Ainsi, l’effort d’adaptation est plus important dans ce scénario que dans le précédent car l’adaptation concerne l’ensemble du littoral. De plus, avec une pente d’élévation forte, il faut s’adapter à la hausse existante mais aussi à la future hausse à venir. 

La trajectoire du scénario A2 – Villes résilientes voit les grandes villes, et en particulier les mégapoles littorales devenues le cœur de l’économie mondiale, avoir un rôle crucial dans l’adaptation littorale à la hausse du niveau des mers et l’atténuation du changement climatique. Très tôt, les grandes villes organisées en réseaux d’expérimentation et de recherche sur l’adaptation littorale renforcent leur résilience face à la hausse du niveau des mers. Puis après 2040, les grandes villes et les États se coordonnent à l’échelle mondiale pour mettre en œuvre des mesures de réduction des émissions, ce qui a pour effet de limiter la hausse du niveau des mers dans la deuxième moitié du 21è siècle. 

Pour s’adapter à l’élévation du niveau de la mer , les villes mettent en place des barrières artificielles ou naturelles, s’appuient sur des technologies numériques d’anticipation (données massives, IA), régulent les mécanismes de subsidence (réduction des prélèvements et accroissements des apports sédimentaires), renforcent la sécurité sanitaire et alimentaire, et la résilience des infrastructures énergétiques, de communication et de transport face aux évènements climatiques extrêmes (tempêtes, inondations). L’adaptation du littoral se concentre sur les villes littorales en délaissant les zones à faible densité. 

La trajectoire du scénario A4 – Adaptation prioritaire et atténuation tardive combine une adaptation très précoce des littoraux à la hausse du niveau des mers et une quasi-absence de mesures de réduction des émissions de gaz à effet de serre, qui ne sont mises en œuvre que tardivement après 2060. Si cette quatrième trajectoire suit initialement la deuxième trajectoire en termes d’adaptation littorale, l’accélération de la hausse du niveau des mers après 2050 oblige à constamment accroître les efforts d’adaptation littorale pour faire face à une situation grave (+ 1m). 

De 2018 à 2060, chaque État, isolé et convaincu qu’il ne peut à lui-seul réduire le changement climatique, se concentre sur l’adaptation des littoraux. Mais, face à l’intensité des conséquences du changement climatique, les États mettent en œuvre après 2060 de fortes politiques coordonnées d’atténuation qui permettent de limiter la hausse du niveau des mers à +1m. L’adaptation littorale s’effectue en contrôlant l’urbanisation et la croissance démographique littorales, et en anticipant les reculs prévisibles du trait de côte par des retraits appropriés. 

Famille du « Déni »

Cette famille regroupe trois scénarios allant du « déni durable » à des situations de « réveils plus ou moins tardifs ». Le point commun qui rassemble ces différentes variantes relève de l’attitude consistant, durant au moins la première moitié du 21è siècle, à refuser d’agir à la hauteur des changements climatiques et environnementaux. Durant cette période d’immobilisme, les initiatives de prévention, tant en termes climatiques que d’adaptation littorale, ne constituent pas des priorités pour la communauté internationale et seuls quelques pays, très exposés et dotés de moyens financiers et technologiques suffisants, prennent des initiatives isolées. Progressivement toutefois, sous l’effet principal de la recrudescence d’événements climatiques catastrophiques en lien avec la montée des eaux, une prise de conscience de la criticité de la situation finit, ou non, par émerger et contribuer à infléchir les politiques. Cependant, les situations résultantes en 2100 diffèrent très sensiblement en termes de conséquences sur l’intégrité des littoraux. 

La trajectoire du scénario D1 – Du déni à la réaction commence par un déni à la fois du changement climatique (avec de émissions de GES qui s’intensifient) et de ses effets sur les littoraux, puis bascule, après 2050, vers des actions massives de réduction des émissions et d’adaptation des littoraux au prix d’efforts considérables. Si après 2050 les bénéfices des actions de d’adaptation littorale se font rapidement ressentir (diminution de la vulnérabilité humaine et environnementale des littoraux), les premiers effets réellement perceptibles d’atténuation du changement climatique ne sont pas attendus avant le milieu du siècle suivant. Les mesures d’adaptation sont calibrées pour faire face à une importante montée du niveau des mers, plus élevé d’un mètre en 2100. 

Après un demi-siècle de déni et de passivité générale ayant contribué à accroître la vulnérabilité de la zone côtière (mégalopoles surpeuplées, compartiments environnementaux gravement affectés), la réalité de l’élévation du niveau marin et de ses conséquences (évènements extrêmes plus fréquents et dévastateurs) finit par s’imposer. La prise de conscience est alors collective (décideurs, société civile, citoyens) et la lutte contre les conséquences du dérèglement climatique devient une priorité absolue et ce à différentes échelles (des initiatives locales aux collaborations internationales). Bien que tardives, des actions d’atténuation du changement climatique sont engagées de manière durable et d’ambitieuses stratégies d’adaptation littorales se développent à l’échelle du globe (misant parfois sur une protection active des enjeux et parfois sur un repli stratégique vers des zones plus sures). 

La trajectoire du scénario D2 – Abandon du littoral s’inscrit dans un déni du changement climatique et de ses impacts sur la hausse des mers, puis après 2080 se caractérise par une transformation radicale des littoraux, prenant majoritairement la forme d’un retrait généralisé, le tout dans un contexte extrême de hausse du niveau des mers (+1-2m). Après 2080 très peu d’actions d’atténuation des émissions de GES sont engagées car on estime qu’il est désormais trop tard pour enrayer le changement climatique et ses conséquences. A l’échelle internationale des investissements massifs sont consacrés à l’aménagement des littoraux et à l’organisation d’un repli stratégique sur les arrières–pays. Ces investissements visent à limiter les désastres humains mais surtout à prévenir les migrations massives susceptibles de mettre en péril un équilibre géopolitique déjà précaire. Les stratégies d’adaptation peinent à tempérer la forte exposition des littoraux aux risques de submersion et d’inondation, ce qui justifie leur abandon fréquent. 

Suite à la survenue répétée de catastrophes humanitaires, environnementales et économiques majeures, les États finissent par prendre conscience de l’augmentation irréversible des risques engendrés sur les littoraux sensibles, mais très tardivement. Désormais conscients des conséquences inéluctables de l’emballement climatique, les États organisent un repli systématique des activités jugées les plus stratégiques (pôles économiques majeurs, lieux de résidence et de villégiature des citoyens les plus riches et les mieux informés) vers l’arrière-pays. Les franges littorales les plus vulnérables sont dès lors progressivement délaissées ; seules les populations les plus pauvres y demeurent, trop dépendantes des ressources locales et de l’accès aux terres (gentrification climatique). 

La trajectoire du scénario D3 – Passivité se caractérise par un déni du changement climatique et une passivité assumée dans la gestion littorale dans un contexte « extrême » de hausse du niveau des mers (2 m). Malgré la recrudescence de signaux d’alerte et du fait de l’absence de moyens communs affectés aux efforts de prévention et d’adaptation, une attitude de déni durable aboutit à une politique court-termiste du « chacun pour soi ». En conséquence de l’absence de politiques d’atténuation, l’accélération de la hausse du niveau de la mer a été forte après 2050, provoquant des transformations majeures des littoraux à l’échelle globale. Aucune anticipation des effets de la hausse du niveau des mers n’a été faite dans la plupart des zones littorales qui connaissent alors des crises humanitaires, alimentaires et environnementales répétées à l’occasion d’épisodes de submersion marine et/ou d’inondation. Cela conduit à une dégradation des écosystèmes, des flux migratoires qui s’intensifient entre mégalopoles, et une brutalisation des rapports sociaux. 

Les flux migratoires massifs s’intensifient, notamment entre mégalopoles côtières de plus en plus vulnérables, au fur à mesure de l’élévation du niveau des mers. Sous l’effet de l’emballement du moteur climatique, les écosystèmes se dégradent de façon souvent irréversible et la vitesse de recul du trait de côte accélère progressivement (commençant par induire la disparition d’îles). Le tableau général qui résulte de ce scénario est en tout point catastrophique (conflits sociaux croissants, crises environnementales et humanitaires répétées). 

Famille « monde fragmenté » 

Cette famille est résolument atypique comparée aux deux autres. Elle est constituée d’un seul scénario qui rassemble une très large diversité de configurations. Il s’agit d’une trajectoire « hybride » qui regroupe des situations locales aux caractéristiques parfois opposées, certaines représentatives de la famille des scénarios du déni et d’autres de la famille des scénarios de l’adaptation. La cohabitation de caractères aussi contradictoires dans une seule et même trajectoire s’explique par le récit qui y est associé, à savoir celui d’un monde dual qui avance schématiquement à deux vitesses, selon la logique du « chacun pour soi ». 

La trajectoire du scénario F – Fragmentation persistante est une trajectoire qui se caractérise par une absence d’atténuation globale du changement climatique et des efforts d’adaptation très variables d’une région du monde à l’autre. L’absence de mobilisation sur la politique climatique globale aboutit à des émissions importantes et un contexte physique d’élévation du niveau des mers « extrême » (2 m). Face à cela, on observe des situations aux caractéristiques opposées : les littoraux des pays riches font l’objet de travaux massifs et coûteux d’adaptation, tandis que les littoraux des pays pauvres voient leur vulnérabilité s’accroître. Le scénario de fragmentation présenté ici reste très sombre à l’échelle mondiale. En effet, même si certains États réussissent à « limiter la casse » sur leurs littoraux durant le siècle à venir (mais à quel prix ?), la principale question à se poser sur la pertinence des investissements colossaux consentis pour y parvenir est « jusqu’à quand » ? 

Les États les plus riches mènent de front une politique de lutte contre l’élévation du niveau des mers (construction/élévation de digues) et un retrait stratégique progressif des zones littorales les plus vulnérables, les villes restantes, délicates à déplacer, s’adaptent tant bien que mal aux contraintes en privilégiant l’anticipation et la gestion des crises (alarmes, évacuations). A l’inverse, les États les plus pauvres, voient, en l’absence d’anticipation des changements littoraux, leur vulnérabilité s’accroître face à la hausse des mers (renforcement de la vulnérabilité aux phénomènes naturels, de l’insécurité alimentaire et crises sanitaires). Les mégalopoles situées en zone littorale continuent à proliférer, recueillant notamment les populations les plus défavorisées. La recrudescence d’évènements climatiques extrêmes entraîne une augmentation marquée des évacuations mais renforce la logique de repli des États. Le maintien de la logique duale tout au long du siècle aboutit à un éloignement progressif de deux « pôles ». A une extrémité, les investissements colossaux consacrés à la défense « à tout prix » de certains territoires littoraux dans les pays développés tendent à rapprocher ceux-ci du scénario (A4) pour lequel la priorité est portée à l’adaptation. A l’autre extrémité, le manque de moyens ou d’accès à la connaissance rapproche grandement la politique attentiste des pays les plus défavorisés des scénarios du déni (D3, D2, D1) pour lesquels le réveil n’intervient, au mieux, que trop tardivement pour sauvegarder espaces, habitats et activités. 

Conséquences potentielles pour la recherche 

Cette partie s’intéresse aux conséquences des huit scénarios sur les priorités de recherche à moyen et long terme. Le groupe de travail a tenté d’identifier les besoins de recherche qu’appelle chaque scénario en précisant les échelles géographiques et institutionnelles prises en compte ainsi que les disciplines à mobiliser. Cette analyse générale doit être poursuivie et complétée par chacune des communautés scientifiques disciplinaires ou thématiques afin de préciser leurs contributions possibles pour chaque scénario et d’identifier celles qui, valables pour tous les scénarios, constituent des choix sans regret. 

L’ampleur des problématiques de recherche soulevées par la question de la montée du niveau de la mer est telle qu’elle mobilise un grand nombre de disciplines. Avant le 20è siècle, les dimensions de l’espace physique paraissaient immuables, des modifications de cet espace ne dépendaient que de catastrophes naturelles brutales et spectaculaires : raz-de-marée, activité volcanique, tremblements de terre… 

A la fin du 20è siècle apparaît le concept d’anthropocène,justifié selon ses auteurs par le fait que l’homme est devenu le premier facteur d’évolution de la terre. Il est donc logique que l’ensemble des disciplines de recherche soient concerné par une problématique à l’échelle mondiale, à forts impacts sur les sociétés humaines et leurs réalisations, dans une dynamique encore mal comprise, en accélération et sans horizon de stabilisation, telle que l’élévation du niveau de la mer. 

On peut identifier quatre grands domaines de recherche concernant l’élévation du niveau de la mer, et les disciplines qu’ils mobilisent : 

(1) la compréhension, la mesure et les projections aussi objectives que possible du phénomène en cours mobilisent toutes les sciences dites « exactes » ou « dures » (physique, chimie, biologie, géologie, mathématiques) ainsi que les technologies qui conditionnent les capacités de calcul et de modélisation. Ce sont des outils essentiels pour améliorer la compréhension des phénomènes globaux, pour prévoir et anticiper des phénomènes de plus en plus incertains et non-linéaires et prévenir leurs impacts potentiels. On notera, à titre d’exemple, quelques verrous scientifiques relevant de cette catégorie sachant que les marges d’incertitude restent trop élevées pour convaincre les décideurs sceptiques ou indécis : 

  1. Développement de modèles prédictifs de comportement des calottes glaciaires, de survenue de phénomènes climatiques extrêmes, de retrait du trait de côte à l’échelle locale et régionale 
  2. Meilleure compréhension des phénomènes de subsidence d’origine naturelle et anthropique et de leurs conséquences 
  3. Impacts de l’éloignement au large (offshore) des activités sur les écosystèmes marins 
  4. Réseaux de mesures à l’échelle internationale 
  5. Développement de systèmes d’alerte optimisés 
  6. Identification de « points limites de basculement » au-delà desquels certains phénomènes irréversibles (fontes des calottes polaires par exemple) ne peuvent plus être évités 

(2) Les perceptions et représentations sociales du phénomène par les sociétés humaines, les personnes, les entreprises, les structures locales, régionales, nationales et internationales. Cette masse énorme et dynamique d’informations de nature extrêmement diverse et leur interprétation participent de manière importante au processus de réflexivité individuelle et collective, de prise de conscience et de « construction sociale » des problèmes et des solutions, participant des décisions, et (in)actions afférentes. Il s’agit ici de philosophie, de sociologie, des sciences cognitives, de la psycho-sociologie, de l’anthropologie, des sciences de l’information et de la communication surtout à l’ère d’un Internet mondial, opportunité autant que menace pour les contenus et leurs interprétations. 

  1. Comprendre les dynamiques de déni 
  2. Identification des leviers pour faire évoluer les mentalités 
  3. Investiguer les vecteurs de relais d’opinion pour sensibiliser les populations et notamment les plus jeunes 

(3) La gouvernance des situations locales, régionales, globales, pour le court, le moyen et le long terme dans les zones rurales et dans les zones urbaines. Il s’agit là des sciences politiques au sens large avec des influences multiples de tous les autres compartiments disciplinaires, l’économie mais aussi l’urbanisme, la sociologie, l’anthropologie, la géographie ; de fait, la question du coût de l’inaction en comparaison du coût de l’action est centrale mais elle est vulnérable à de nombreux biais, explicites et implicites. 

  1. Politiques d’urbanisme et d’aménagement compatibles avec les contraintes pesant sur les littoraux 
  2. Modes de gouvernance inclusive pour l’adaptation des littoraux 
  3. Animation des initiatives citoyennes et des réseaux de villes pour promouvoir les bonnes pratiques 
  4. Pilotage de changements radicaux 
  5. Accompagnement des migrations de personnes sous l’effet de la submersion des terres 
  6. Gestion des apatrides climatiques 

(4) Les leviers d’action pour accompagner les transitions sociales via les sciences de l’ingénieur et de nombreuses disciplines dont l’économie, les sciences du territoire, et ses outils d’incitation en lien avec les décisions politiques (règles, normes, subventions, contrôles…), les technologies d’application au sens large comme par exemple l’urbanisme, l’architecture, mais aussi l’agronomie, l’hydrologie, la pédologie, la génétique et les sciences de la gestion pour faciliter l’adaptation du vivant aux changements d’environnement en région côtière, etc. 

  1. Technologie de stockage ou réutilisation du carbone 
  2. Technologies adaptatives de protection du littoral (digues, barrières) 
  3. Technologies innovantes de construction des villes et/ou d’implantation des infrastructures et des activités économiques sur la mer 
  4. Développement de systèmes de culture adaptés aux mutations du milieu 
  5. Amélioration de la résilience / limitation de la vulnérabilité des enjeux situés en zone côtière 

L’articulation de ces quatre domaines est nécessaire pour anticiper et s’adapter au phénomène dans une approche systémique. 

Les grands axes de recherche interdisciplinaires, communs à la majorité des scénarios, ont été identifiés : 

  1. Comprendre, mesurer et projeter le phénomène. 
  2. Développer la réflexion, la concertation et la mobilisation en vue d’un bien commun et d’un vivre ensemble humain et durable. 
  3. Evaluer les impacts (anticiper les évolutions tendancielles), engager des transitions littorales et urbaines pour s’adapter à la montée du niveau des mers, et renforcer le rôle protecteur des écosystèmes littoraux. 
  4. Gérer les situations de crise dans toutes les composantes vitales des sociétés : migrations, sécurités multiples : espace, paix, eau, ressources alimentaires, soins primaires, équité, emploi. 
  5. Développer et mettre en œuvre les moyens de réduire ou compenser les effets de la montée du niveau des mers au niveau global et limiter les disparités excessives (justice environnementale), sources de tensions ou de conflit. 

Les acteurs d’une recherche de telle ampleur sont très nombreux. Il faut souligner que, pour la plupart de scénarios, la réponse pertinente ne peut être traitée qu’avec l’ensemble des acteurs concernés, depuis l’association locale de terrain qui replante des mangroves jusqu’aux Nations-Unies qui gèrent les COP successives et les accords internationaux sur le changement climatique. Le rôle central reste aux structures « professionnelles » de recherche (universités, instituts, fondations, réseaux…) mais il est nécessaire d’associer les parties prenantes aux recherches sur la transformation de leur espace. Les villes, et en particulier les grandes métropoles mondiales qui concentrent populations et activités, deviennent alors des acteurs majeurs de la recherche sur les transformations à mettre en œuvre dans les dynamiques d’adaptation. 

Le traitement national des problématiques de recherche n’est pas suffisant pour répondre aux enjeux. Ainsi, par exemple, le degré de submersion des grands deltas du monde, se joue dans la gestion des fleuves transnationaux qui les irriguent en amont, et donc des politiques des pays traversés par ces fleuves. Aussi est-il nécessaire de coordonner les recherches nationales et de développer la recherche sur les modalités de gouvernance internationale. 

Enfin, il n’existe pas, ou pas encore, de méta-discipline capable d’intégrer la masse des connaissances produites sur une problématique aussi vaste et à une telle échelle de temps et d’espace. En conséquence, il apparaît nécessaire de conserver le principe de subsidiarité des enjeux en raisonnant avec les bons outils à la bonne échelle d’espace. Ainsi, travailler à l’échelle d’un bassin versant complet d’un fleuve est plus pertinent, et efficace à terme, que d’additionner les politiques nationales des pays traversés par le fleuve. Il s’agit également de développer les sciences de l’interdisciplinarité et l’articulation des sciences sociales et des sciences de l’ingénieur afin de construire des stratégies d’adaptation en cohérence avec les contextes locaux. 

Il apparaît aussi indispensable d’impliquer la société civile dans tous les aspects de recherche, développement et d’innovation afin, d’une part, de renouer un lien de confiance avec le monde de la recherche scientifique rigoureuse (via les sciences participatives par ex.) et d’autre part, d’accélérer la prise de conscience que les solutions pérennes et équitables face aux problèmes posés ne peuvent être fondées que sur une solidarité à tous les niveaux des sociétés humaines.

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