Energie, climat & developpement : 10 ans !

Il y a précisément 10 ans, le 11 septembre 2011, je postais mon premier article sur ce blog.

A l'époque, j'avais été recruté par Action contre la Faim comme expert technique pour les questions d'énergie. Je m'étais vite aperçu qu'internet manquait de ressources francophones sur ce sujet. Pour ne prendre qu'un seul exemple, il y avait des opinions et des tribunes sur le solaire autant que s'il en pleuvait mais plus personne si vous cherchiez comment concevoir et mettre en place une installation photovoltaïque. Ca été la première vie de ce blog : des fiches pratiques et des didactiels destinés à de petits projets d'amélioration des conditions de vie. D'où son nom : Energie et Développement.

Depuis près de 400 autres articles ont suivis, au gré de mes propres évolutions : plus d'économie et de sensibilisation lorsque j'ai pris la responsabilité de la démarche de développement durable d'Action contre la Faim, un net tournant vers le climat au moment de la COP21, une plongée dans les discussions techniques sur le mix électrique français à l'occasion de la campagne de 2017 et de la PPE, et, depuis la création de Callendar, une quasi-obsession pour les risques climatiques... 

Malgré ces évolutions, j'ai essayé de garder l'esprit initial : offrir une information de qualité et accessible sur des sujets où elle n'existe pas encore. Et vous avez été nombreux à adhérer à cette démarche, même si le blog traite de sujets de niche, il a accumulé plus de 4 millions de visiteurs !

 Qui dit anniversaire dit retrospective...

J'ai hésité à vous proposer les posts les plus lus, les scoops, ou les articles qui ont eu une influence discernable sur les discussions énergétiques et climatiques...

Mais finalement ce ne sera rien de tout ça, je veux juste vous proposer 5 articles que je trouve intéressants sur le fond ou sur la forme et qui méritent, à mon avis, d'être relus :

J'espère que vous prendrez plaisir à découvrir ou redécouvrir ces articles, autant que j'ai pris plaisir à les écrire. Je vous remercie pour votre fidélité, vos commentaires et nos échange tout au long de ces années, je ne sais pas ce que l'avenir réserve mais j'espère que nous pourrons conserver ce lien !

Publié le 10 septembre 2021 par Thibault Laconde

Canicule, sécheresse... pourquoi le parc nucléaire espagnol est-il peu sensible aux aléas climatiques ?

A l'occasion de la canicule qui touche l'Espagne, j'aimerais aborder une question qui revient de temps en temps : Pourquoi les indisponibilités causées par la chaleur sont-elles moins fréquentes sur le parc nucléaire espagnol sur que son homologue français ?

Les réacteurs nucléaires espagnols sont-ils immunisés contre la chaleur ?

Bien que beaucoup plus réduit que le notre, l'Espagne a un parc nucléaire conséquent : 7 réacteurs qui assurent environ un cinquième de la production d'électricité.
Parmi ces 7 réacteurs, un seul (Vandellos 2) est situé en bord de mer :

Dépendant de fleuves (ou d'un lac dans le cas d'Almaraz) sous un climat plus chaud et plus aride que le notre, on pourrait s'attendre à ce que la production nucléaire espagnole soit régulièrement perturbée par la chaleur ou la sécheresse.
Ce n'est pas le cas : d'après les données de l'Agence Internationale de l'Energie Atomique, seuls 3 réacteurs espagnols actuellement en service ont connu des arrêts "pour causes externes liées à l'environnement" : Asco 1 et 2 (2 heures/an en moyenne) et Cofrentes (1h/an).
 
En comparaison, la centrale française de Golfech, 350km au nord, est environ 10 fois plus touchée : 22 et 13h/an en moyenne pour les réacteurs 1 et 2 respectivement.
 
Pourquoi une telle différence ? 
 

Réglementation thermique des fleuves espagnols

La différence de performance entre le parc nucléaire espagnol et son homologue français peut s'expliquer par deux facteurs : le premier réglementaire, le deuxième technique.
 
Coté réglementation, les centrales nucléaires espagnoles, comme les françaises, sont soumises à des limites de rejets thermiques. En cas de forte chaleur ou de débit insuffisant, ces limites peuvent obliger les centrales à réduire leurs production.
 
Les réglementations des rejets thermiques applicables des deux coté des Pyrénées sont cousines, elles dérivent toutes les deux d'un même texte : la directive européenne 78/659/CEE (version codifiée de 2006).
En principe, cette directive fixe la température maximum des grands fleuves de plaine à 28°C et limite l'échauffement causé par les utilisations industrielles de l'eau à 3°C. Cependant l'Espagne utilise une dérogation prévue par la directive : en cas de "conditions géographiques ou climatologiques particulières" la température des fleuves peut aller jusqu'à 30°C.
 
La température en aval des centrales nucléaires espagnoles est donc limitée à 30°C, contre 28°C par exemple pour Golfech.
Cette plus grande tolérance réduit mécaniquement la vulnérabilité des centrales nucléaires espagnoles face aux canicules. Mais la dérogation n'a pas d'effet sur le risque d'indisponibilité lié aux sécheresses, qui dépend lui de l'échauffement autorisé.
 
Or sur le parc nucléaire français, ce sont les périodes de faible débit qui expliquent la grande majorité des indisponibilités climatiques :
Indisponibilités climatique sur le parc nucléaire français
Etude des causes d'indisponibilités climatiques sur le parc nucléaire français, réalisée par Callendar pour RTE

Un parc nucléaire techniquement mieux adapté à l'aridité

 
L'explication réglementaire est donc au mieux partielle. Des facteurs techniques expliquent aussi que les centrales nucléaires espagnoles tiennent mieux les aléas climatiques que leurs homologues françaises : une taille plus petite et des systèmes de refroidissement adaptés.
 
Toute choses égales par ailleurs le besoin de refroidissement d'une centrale est proportionnel à sa puissance. Dans ce domaine il y a une grande différence entre les parc nucléaire français et espagnol : la plus grande centrale espagnole (Asco, 2000MW) est à peine plus puissante que la plus petite centrale française (St Laurent, 1800MW) !
La puissance des centrales nucléaires espagnoles est comprise entre 1100 et 2100MW, celle des centrales françaises entre 1800 et 5400MW. Rien de miraculeux, donc, à ce que les besoins de refroidissements soient plus faciles à gérer en Espagne...
 
Du côté des systèmes de refroidissement, sans revenir une nouvelle fois sur tous les détails, il existe deux grandes options :
  1. Refroidissement en circuit ouvert : je prends l'eau, je refroidis le réacteur, je rejette l'eau.
    Il faut beaucoup d'eau, l'eau rejetée est chaude mais tout ce qui est prélevé est remis dans le fleuve.
  2. Refroidissement en circuit fermé : je prends l'eau, je refroidis le réacteur, je refroidis l'eau dans une tour aéroréfrigérante, et je recommence jusqu'à ce que la concentration en minéraux et en impuretés m'oblige à purger le système.
    Il faut beaucoup moins d'eau, les rejets sont moins importants mais une partie de l'eau prélevée est évaporée, la centrale contribue donc à réduire le débit de la rivière utilisée.

Les centrales refroidies en circuit ouvert sont sensibles aux sécheresses en raison de leurs besoins élevés en eau et de leurs rejets thermiques (il faut un débit important pour les diluer efficacement). C'est la raison pour laquelle chez nous St Alban et Bugey sont souvent HS en fin d'été.
 
En Espagne, les deux seules centrales refroidies purement en circuits ouverts sont Vandellos et Almaraz. Elles ne sont pas vraiment menacées par la sécheresse : la première est située sur la Méditerranée, la seconde sur un lac artificiel de 35 millions de mètres cubes créé pour elle.
 
"Purement" en circuit ouvert ? Oui, parce qu'il y a aussi Asco...
 

Le cas unique de la centrale d'Asco

Asco est, pour autant que je sache, la seule centrale nucléaire au monde dont le système de refroidissement a été modifié après la mise en service pour réduire ses rejets thermiques. Cette modification lui donne un système hybride, entre le circuit ouvert et le circuit fermé.

La centrale d'Asco est conçue à l'origine avec un refroidissement en circuit ouvert. Lors de son inauguration en 1986, elle n'a pas de tour aéroréfrigérante :

Mais en dépit de trois retenues d'eau en amont (Mequinensa, Riba-roja et Flix) dont les lâchers d'eau permettent de réguler le cours de l'Ebre, l'échauffement du fleuve par la centrale se révèle vite trop élevé en période de faible débit. La Confederación Hidrográfica del Ebro, qui gère le bassin versant, demande donc la modification de l'installation.
Une tour aéroréfrigérante de 160 mètres est construite et entre en service en 1995. Mais cet ajout se fait sans modification de la centrale elle-même : la tour ne sert qu'à refroidir l'eau avant son rejet dans le fleuve, en sortie d'un système de refroidissement qui reste circuit ouvert.
 
construction de la tour aéroréfrigérante de la centrale nucléaire d'Asco
Construction de la tour aéroréfrigérante d'Asco entre 1993 et 1995
Cette solution permet de limiter les rejets thermiques - et montre le sérieux des espagnols à ce sujet. Cependant on garde les besoins en eau élevés du circuit ouvert en ajoutant les pertes normalement associées au circuit fermé.
La même modification a néanmoins été envisagée pour la centrale d'Almaraz après la canicule de 2003.
 

Une source d'inspiration pour l'industrie nucléaire française ?

Lorsqu'on discute de l'adaptation du système électrique français au changement climatique, deux noms reviennent presque toujours : Palo Verde, dans le désert Arizonien, et Barakah, sur les bords du Golfe Persique. Sans discuter des mérites de ces deux centrales, elles se situent dans des zones climatique sans rapport avec ce que l'on peut rencontrer en France. En réalité, ces exemples éludent la discussion plus qu'ils ne l'alimentent.
 
Les centrales espagnoles me paraissent bien plus intéressantes. Le climat de notre voisin du sud est probablement une bonne approximation de celui que connaitra notre pays d'ici quelques décennies. Il est possible que notre parc nucléaire doive un jour fonctionner dans des conditions de températures et d'aridité proches de celles de l'Espagne, alors autant essayer de profiter de cette expérience.
Voici quelques unes des idées que l'on pourrait éventuellement importer d'Espagne afin d'améliorer la résilience climatique de notre parc nucléaire actuel et futur :
  • Une certaine souplesse sur la réglementation des rejets thermiques : le régime français a déjà été largement flexibilisé par la révision des arrêtés de rejets depuis 2003, mais peut-être pourrait-on déjà se poser la question de l'utilisation du seuil dérogatoire de 30°C, par exemple pour Golfech. Est-ce que ce serait techniquement et écologiquement faisable ?
  • Une préférence pour de petites centrales : je pense qu'il y a une question inconfortable ici tant le gigantisme semble imprégner l'industrie nucléaire française. Mais, par exemple, est-ce qu'un petit réacteur, parce qu'il a des besoins de refroidissement modérés, ne serait pas plus adapté à un monde qui se réchauffe qu'un monstre comme l'EPR ?
  • La capacité et la volonté de faire évoluer les installations si les conditions hydrologiques ou climatiques l'exigent : il s'agit d'un point crucial pour assurer la pérénité d'une installation à longue durée de vie face à des évolutions climatiques que l'on ne peut pas entièrement prévoir. Cela ne s'improvie pas : a minima faire évoluer un projet nécessite des réserves financières et foncières.

Publié le 14 août 2021 par Thibault Laconde

Allez-vous mourir de chaud ?

Evaluation du risque d'hyperthermie pendant la vague de chaleur de juin 2021 aux Etats-Unis et au Canada

Nous n'en sommes qu'à la mi-juillet et les vagues de chaleur frappent déjà l'hémisphère nord comme un boxeur sourd à la 7e reprise : 50°C le 29 juin au Canada, 50°C le 10 juillet au Maroc, 55°C le même jour dans la vallée de la mort, 50°C le 20 juillet en Turquie... En comparaison les quelques 35°C attendus dans le sud de la France cette semaine semblent presque rafraichissants... A chacune de ces canicules, une question revient : les températures atteintes peuvent-elles être mortelles ?

Théoriquement, on peut évidemment mourir de chaud mais cela reste aujourd'hui très rare. Dans cet article, je vais essayer de vous expliquer pourquoi, à partir de quelles températures le risque devient significatif et ce à quoi on peut s'attendre pour les prochaines décennies.

Comment est régulée la température du corps humain ?


Il peut y avoir beaucoup de raisons de mourir pendant une vague de chaleur, en fait presque toutes les causes médicales de mortalités augmentent en période de canicule : maladies cardiovasculaires, respiratoires... mais aussi maladies infectieuses ou endocriniennes. On se noie aussi plus, à moins que l'on meure au contraire de deshydratation. Dans le passé, les périodes de chaleur étaient aussi propices à de grandes épidémies, notamment de dysentrie.

Mais imaginons que vous soyez en bonne santé, que vous ayez accès à de l'eau potable et que vous ne vous baigniez pas en armure, comment la chaleur pourrait-elle vous tuer ?

Victime de la chaleur pendant la canicule de 1911
Pour survivre, vous devez maintenir votre corps aux alentours de 37°C. Comme il fait rarement 37°C à l'extérieur, vous êtes fourni avec chauffage central intégré en série : votre métabolisme produit une puissance de l'ordre de 100W, à peu près autant qu'un petit sèche-serviette.

Ce luxe vient avec ses contraintes : une fois que votre température a atteint les 37°C désirés, vous devez trouver une façon de vous débarrassez de vos 100W. Sinon, première loi de la thermodynamique oblige, vous allez gagner en énergie et continuer à vous réchauffer.

Pour réguler sa température, votre corps s'y prend essentiellement de deux façons : par conduction et par évaporation.

La conduction est une affaire simple : vous vous trouvez en général dans de l'air plus froid que vous, vous allez le réchauffer et il va vous refroidir. L'équilibre se fait naturellement autour de 20°C. Si la température ambiante baisse, vous allez commencer à céder trop d'énergie. Il faudra vous isoler de l'air trop froid et mettre un pull...

Au contraire, si la température augmente le contact de l'air ne sera plus suffisant pour évacuer vos 100W. Vous pourrez un temps vous en sortir en exposant plus votre corps ou en accélérant la circulation de l'air (avec un ventilateur, par exemple). Si ce n'est pas suffisant, le deuxième mécanisme va se mettre en route : vous allez transpirer.

Ce n'est pas la transpiration qui vous rafraichit, c'est son évaporation : comme il faut une grande quantité d'énergie pour faire passer de l'eau de l'état liquide à l'état gazeux, une évaporation au contact de votre peau va absorber votre chaleur excédentaire. Cela marche que cette eau vienne de votre transpiration ou de l'extérieur, par exemple d'un brumisateur. Même si c'était votre seul mécanisme de régulation, il suffit de faire s'évaporer 2.6 millilitres par minute (soit un volume équivalent à un pot de yaourt par heure) pour évacuer vos 100W.

Pourquoi peut-on mourir de chaud ?

C'est ce mécanisme qui vous permet de survivre à des températures dépassant 35°C. Mais celui-ci aussi a sa limite : l'humidité relative.

L'humidité relative est le rapport, à une température donnée, entre la quantité d'eau-vapeur dans l'air et la quantité maximale que l'air peut contenir. Si l'humidité relative est élevée, l'air est presque saturé d'eau et l'évaporation devient plus difficile. Si au contraire elle est basse, l'air est très sec et l'eau s'évapore rapidement.

Imaginons que vous vous trouviez dans un environnement où la température est de 35°C et l'humidité relative de 100%. Que se passerait-il ?

La température de l'air ne vous permet pas de vous refroidir par conduction et, l'air étant déjà saturé d'eau, votre transpiration ne peut donc pas s'évaporer. Vous n'avez plus aucun moyen de vous débarraser de vos 100W. Si vous ne trouvez pas rapidement une solution pour vous rafraichir, cette énergie va s'accumuler et la température de votre corps augmentera d'un degré à peu près toutes les 45 minutes. Au bout de 4 heures environ, elle atteindra 42°C, seuil au-delà duquel le corps subit des dommages irreversibles.

Au programme : deshydradation, épuisement, crampes de chaleur, syncope et, finalement, hyperthermie (ou "coup de chaleur") et mort. Et ce n'est pas une exagération : dans des conditions réelles, où il est possible de rafraichir la victime et d'appeler des secours, un coup de chaleur est mortel dans 15 à 25% des cas.

Comment évaluer les risques liés à la chaleur ?

On le voit sur cet exemple, il ne suffit pas de regarder un thermomètre pour savoir si la chaleur peut être mortelle pour un individu en bonne santé. Le risque apparait lorsque la température de l'air approche de celle du corps, mais si l'humidité relative est basse il est possible de supporter des températures bien supérieures grâce à l'évaporation de la transpiration.

C'est ici qu'entre en scène un indicateur dont vous avez certainement entendu parler : la température de thermomètre mouillé, ou température humide. C'est une mesure qui combine température de l'air et humidité relative et permet de savoir facilement à quel point la combinaison des deux est dangereuse : si vous êtes exposé à une température humide proche de la température de votre corps (disons 35°C), vous allez mourir en quelques heures, même si vous êtes en bonne santé, au repos, à l'ombre et hydraté.

Tout ça est très bien, on sait enfin à partir de quand la chaleur devient mortelle mais, me direz-vous, comment mesurer la température de thermomètre mouillé ? Hé bien, comme son nom l'indique, cette température est celle qui serait mesurée par un thermomètre dont la base est enveloppée dans un coton humidifié avec de l'eau à température ambiante.

Thermomètre mouillé
Thermomètre mouillé datant des années 1930 (à droite) : l'ampoule dans laquelle trempe la mèche doit être remplie d'eau à température ambiante. A gauche se trouve un thermomètre ordinaire, le dispositif au centre permet d'évaluer l'humidité relative de l'air à partir des deux températures (Musée de l'histoire des sciences d'Oxford).
Evidemment, cette façon de mesurer n'est pas très pratique. De nos jours, la température de thermomètre mouillé est plutôt calculée à partir de la température ordinaire et de l'humidité relative. Mais autant le dire tout de suite : ce n'est pas un calcul que vous allez faire de tête...

Pour briller en société, voici la formule de Stull qui donne une approximation valable dans la plupart des conditions usuelles en fonction de la température ordinaire en degrès celsius (T) et de l'humidité relative en pourcents (φ) :

calcul de la température de thermomètre mouillé par la formule de Stull

A défaut d'apprendre cette formule par coeur, vous pouvez retenir que la température humide est toujours inférieure à la température ordinaire et décroit avec le taux d'humidité. A titre d'exemple, si la température est de 30°C, la température humide est d'environ :

  • 27.1°C à 80% d'humidité relative,
  • 24.0°C à 60%,
  • 20.5°C à 40%,
  • 15.9°C à 20%.

Notez que la température humide à de nombreuses autres applications dans l'agriculture ou l'industrie. Par exemple, elle va déterminer l'efficacité du refroidissement dans une tour aéroréfrigérante (comme celles utilisées par certaines centrales électriques).

Et demain ? Impact du changement climatique sur le risque d'hyperthermie

Où que l'on soit sur la planète, il est aujourd'hui rarissime que la température humide dépasse 35°C. Seules une poignées de stations météorologiques en Asie du Sud, au sud-ouest de l'Amérique du nord et sur les côtes moyen-orientales ont déjà relevé ces conditions, généralement pendant une période n'excédant pas une heure ou deux.

Les décès par hyperthermie existent mais ils font souvent intervenir d'autres facteurs qui augmentent la quantité de chaleur que le corps doit évacuer, par exemple une exposition prolongée au soleil ou une activité physique.

température de thermomètre mouillé la plus haute mesurée
Température humide maximale entre 1979 et 2017 (source)

Il est cependant impossible de ne pas se poser la question : avec le réchauffement du climat, comment va évoluer la température humide ? Est-il possible que des régions dépassent régulièrement 35°C, le seuil au-delà duquel même avec toutes les mesures de prévention possibles (bonne santé, ombre, hydratation, repos...) un être humain meurt en quelques heures, devenant en pratique inhabitables ?

Plusieurs études récentes se sont penchées sur cette question, et la réponse est probablement oui. Les modèles climatiques prévoient l'apparition de vagues de chaleur avec des températures humides supérieures à 35°C dans la seconde moitié du siècle, dans le Golfe Persique, en Asie du Sud et en Chine. Il est possible que la limite soit dépassée plus tôt localement, notamment sur les côtes.

Cependant ces évaluation mettent aussi en lumière un effet de seuil très marqué selon le scénario adopté pour la concentration en gaz à effet de serre. Dit autrement, nos émissions actuelles décident si, dans 50 ans, le monde connaitra ponctuellement et localement des vagues de chaleur mortelles ou si des régions entières deviendront inhabitables.

 Publié le 21 juillet 2021 par Thibault Laconde

Vague de chaleur en Amérique de l'Ouest : quels impacts matériels ?

Pendant la dernière semaine de juin, une canicule de proportions historiques s'est abattue sur le nord-ouest du continent américain. Dans cet article un peu particulier, je cherche à recencer les dommages physiques causés par cet épisode. Cette liste est forcément non-exhaustive, si vous constatez que des impacts manquent n'hésitez pas à me l'indiquer en commentaire.

Pourquoi lister les dommages causés par la canicule ?

La vague de chaleur américaine de juin 2021 s'inscrit dans une liste déjà longue d'épisodes de chaleur très improbables au regard des températures historiques - en Sibérie en 2020, en Europe en 2019, au Japon en 2018, pour ne citer que quelques exemples. Et il ne fait guère de doute qu'elle en annonce d'autres tout aussi extraordinaires : il existe beaucoup d'incertitudes sur les conséquences du changement climatique mais l'apparition de canicules de plus en plus intenses n'en fait pas partie.

Parmi les évenements climatiques extrêmes, les vagues de chaleur occupent une place un peu particulière : elles nous touchent tous directement, mais en même temps leurs conséquences sont difficilement perceptible. Au contraire, vous avez peu de chance d'être frappé directement par une innondation ou un ouragan et pourtant vous pouvez certainement visualiser sans problème les dommages causés par ces phénomènes.

En appartée, je pense que si tant de médias ont des difficultés à illustrer leurs articles sur les vagues de chaleur, s'obstinant à mettre des photos de familles à la plage ou d'enfants mangeant une glace pour évoquer un phénomène meurtrier, c'est en partie à cause de cette spécificité des canicules. La grande majorité de la population est touchée modérément, occultant les vraies victimes et des dégats déjà peu visibles.

Dans cet article je cherche à lister autant d'exemples que possible de dommages matériels causés par la vague de chaleur. L'objectif est de les rendre un peu plus visible et peut-être de contribuer à la compréhension des impacts de ces événements.

Impacts matériels de la vague de chaleur américaine de juin 2021

Pour l'instant, il s'agit un peu d'une liste à la Prévert mais j'essaierai de la complèter et de l'organiser progressivement.

Electricité et énergie

  • Des coupures d'électricité ont touché jusqu'à 15000 foyers dans l'état de Washington du 28 au 30 juin. Ces délestages ont apparemment été causés par une saturation du réseau de distribution, pas par un manque de production (1).
  • Dans la région de Portland jusqu'à 6000 foyers ont été coupés d'électricité (1), ces coupures sont probablement liées à des défautts causé par l'augmentation de la température et de la consommation (2).
  • Des coupures ponctuelles ont eu lieu ailleurs en raison de défauts causés par la chaleur (dont l'explosion d'un transformateur dans la région de Seattle) ou de contact entre les lignes et la végétation (1).
  • Quelques centaines de foyers ont été coupés en Colombie Britannique (1, 2).
  • L'augmentation de la consommation a entrainé une forte hausse du prix du gaz et de l'électricité : jusqu'à 334$/MWh pour cette dernière (1).

Routes et transports

  • De nombreuses routes ont été endommagées par la chaleur. Au moins 6 cas de soulèvement se sont produit à Seattle (1), certaines réparations nécessitent une quinzaine de jour de travaux (2). Plusieurs autoroutes ont été touchés : Interstate 5 (3), State Route 544 (4), Highway 195 (5)
  • A Portland, le trafic du métro a été totalement interrompu du 27 au 29 juin (1)
  • La dilation des pièces métalliques peut empecher les ponts mobiles de fonctionner. A Seattle et Tacoma, des ponts ont du être refroidis par aspersion (1, 2).
  • La chaleur à un impact sur la charge utile des avions et sur le personnel. La compagne Alaska Air a subi de nombreux retard et quelques annulations de vols (1, 2). La chaleur peut rendre certains petits aérodromes innacessibles (3).

Entreprises, activités économiques

  • De nombreuses pannes de réfrigération ont été signalées dans la restauration et la distribution alimentaire (1, 2). Ces pannes ont entrainé des pertes de marchandises et contraint certains restaurants et commerce à fermer (3), d'autres ont fait le choix de cesser leur activité pendant la vague de chaleur pour préserver matériel et salariés (4).
  • Dans au moins deux cas, des salariés ont cessé le travail pour protester contre la chaleur dans les locaux (1). Certains ont été licenciés (2).
  • Un entrepots Amazon de l'état de Washington a suspendu ses opérations le 28 en raison d'une température trop élevée et de défauts de ventilation (1).

Agriculture

  • La chaleur peut endommager les fruits et perturbe les récoltes (1).

Impacts indirects

  • La fonte accélérée de la neige a entrainé un risque d'inondation et des évacuations au Canada (1).
  • En Colombie Britannique, 106 incendies étaient actifs le 2 juillet dont celui qui a détruit le village Lytton (1). Des routes et des installations hydroélectriques ont été endommagées (2).
  • Les conditions météorologiques ont entrainé des pics de pollution (1, 2).

Elévation du niveau de la mer : comment s'adapter à un futur incertain ?

"L’Antarctique va-t-il atteindre un point de non-retour ?" s'interrogeait Le Monde il y a quelques jours. Citant une publication récente, l'article expliquait que la fonte des glaces du pôle sud pourrait s'accélérer autour de 2060 entrainant une élévation rapide du niveau de la mer. Il notait cependant de "fortes incertitudes" : "si l’accélération de la fonte des glaciers [...] ne fait aucun doute, les scientifiques débattent encore de son rythme [...] et surtout des conséquences pour la montée du niveau des mers".

Comme souvent lorsqu'on parle du changement climatique et de ses effets concrets, cet article peut donner l'impression qu'on ne sait en fait pas vraiment ce qui va arriver. Il m'a donné envie de faire un point sur le sujet : quelles sont projections d'élévation du niveau de la mer, leurs incertitudes et comment peut-on quand même les utiliser pour essayer de s’adapter ?

L'élévation du niveau de la mer pour les nuls

Le niveau moyen de la mer s'élève sous l'effet de deux phénomènes :

  1. La masse d'eau des océans augmente, parce que l'eau présente sur les continents rejoint l'océan, principalement en raison de la fonte d'eau stockée sous forme de glace.
  2. La masse volumique de l'eau baisse : il n'y a pas plus d'eau, elle prend juste plus de place parce qu'elle est plus chaude (dilatation thermique).

Si vous voulez gagner des points au scrabble : dans le premier cas, on parle de variations barystatiques, dans le second de variations thermostériques.

A ces deux phénomènes s'ajoutent tout un tas de subtilités régionales qui peuvent entrainer une élévation locale du niveau de la mer très différente de l'élévation moyenne. Par endroit, le niveau pourrait même baisser... Mais laissons ça pour un autre jour.

Origine des incertitudes

Les variations thermostériques ne sont pas trop difficiles à évaluer : à la louche, le volume de l'eau augmente de 0.026% par degré, donc dans une baignoire d'un kilomètre de profondeur, 1°C de plus fait augmenter le niveau moyen de 26 cm.

Pour les variations barystatiques, c'est plus compliqué : même en supposant qu'on connaisse la température, on ne sait pas trop comment et à quel rythme les inlandsis, c'est-à-dire les glaciers continentaux de l'Antarctique et du Groenland, vont fondre.

L'incertitude est particulièrement forte pour l'Antarctique. La raison : une partie du continent est en fait située en dessous le niveau de la mer et n'émerge que parce qu'elle est recouverte de centaine de mètres de glace :

Une partie du continent antarctique est située sous le niveau de la mer
Relief du continent Antarctique sans glace

Au lieu d'en éroder lentement les marges, l'eau relativement chaude des océans pourrait donc pénétrer sous la calotte glaciaire déclenchant une fonte beaucoup plus rapide.

En 2016, De Conto et son équipe (les auteurs de l'article cité par Le Monde) ont proposé une modélisation de ce phénomène. Ils évaluaient que l'Antarctique pourrait contribuer à l'élévation du niveau moyen de la mer jusqu'à 1m en 2100, 15m en 2500.

 Évidemment une telle contribution aurait un impact très fort sur le niveau moyen de la mer et sur le risque d'innondation côtière. Par exemple, si on compare les projections d'élévation du niveau de la mer à Dieppe avant et après la prise en compte d'une instabilité possible de l'Antarctique :

Elévation du niveau de la mer avec et sans instabilité de l'antarctique
Elévation du niveau de la mer à Dieppe comparé à 2000 (dérivé de Kopp & al.)

D'une manière générale, ce modèle indique une augmentation beaucoup plus rapide du niveau des océans à partir du milieu du XXIe siècle. De ce point de vue, la publication cité par Le Monde n'apporte rien de vraiment nouveau.

S'adapter dans un monde incertain

Le problème, c'est que ce modèle ne fait pas consensus. Toutes choses égales par ailleurs, la littérature scientifique propose donc deux trajectoires d'élévation du niveau de la mer très différentes sans être en mesure, à ce stade, de nous dire laquelle est la plus vraisemblable.

Alors qu'est-ce qu'on fait ?

Le premier instinct pourrait être de s'assoir par terre et d'attendre sagement que la communauté scientifique se décide.
Problème :
On perd un temps précieux. Déplacer des infrastructures, construire ou relever des centaines de kilomètres de digues, voire abandonner et reloger... tout ça ne se fait pas sur un claquement de doigt.
Par ailleurs,
s'il est possible qu'un consensus se dessine progressivement, il ne sera jamais complet : il y aura toujours des inceritudes.

Une stratégie alternative serait de jouer la sécurité d'abord et de se baser sur les projections les plus pessimistes.
Problème : la marche est très haute. A Dieppe, la projection médiane pour un scénario d'émissions raisonnablement optimiste (RCP4.5) et sans instabilité de l'Antarctique est de + 61 cm en 2100 comparé à 2000. En mettant tout au pire (émissions élevées, instabilité antarctique), la borne supérieure de l'intervalle de confiance à 90% est de +2.56 cm. Presque 4 fois plus !
Le scénario du pire peut se justifier dans certains cas (par exemple pour des infrastructures critiques), mais l'utiliser pour toutes villes côtières épuiserait rapidement et peut-être en vain nos maigres capacités d'adaptation. 

Une idée intermédiaire consisterait à chercher un point d'équilibre improbable, juste milieu des projections scientifiques et/ou de la volonté politique.
Problème : Il n'y a pas de prix de consolation. Soit votre digue est assez haute, soit elle ne l'est pas...

"Prediction first" vs. "decision first"

On voit bien qu'aucune de ces stratégies n'est vraiment satisfaisante. Il y a une bonne raison à cela. Même si les trois approches semblent radicalement différentes, elles partagent en fait un postulat très fort : il faut une hypothèse d'élévation du niveau de la mer avant de prendre des décisions.

Cette approche, dites "prediction first" ou "les prévisions d'abord", se recontre sur beaucoup d'autres sujets mais elle est toujours mal adaptée face à un phénomène qui est incertain. Dans cette situation, il est souvent plus facile de réfléchir dans l'autre sens, en "decision first" : commencer par se demander quelles sont les actions possibles, les organiser en scénarios d'adaptation cohérents à long-terme puis tester leurs résultats pour les différentes projections.

C'est l'idée notamment de la méthode DAPP ("dynamic adaptive policy pathways") adoptée pour faire face à l'élévation du niveau de la mer aux Pays-Bas, une région particulièrement vulénrable. Cette méthode aboutit à des "chemins" d'adaptation permettant de répondre aux différents avenirs possibles à mesure qu'ils se concrétisent avec à des embranchements et des points de bascule prédéfinis, souvent représentés sous forme de carte de métro :

Visualisation démarche d'adaptation climatique DAPP

En conclusion, les données climatiques sont nécessaires dans une démarche d'adaptation mais rarement suffisantes. La compréhension de leurs incertitudes et la diffusion de bonnes pratiques pour la gérer sont au moins aussi importantes.

Lorsque ces conditions sont réunies, les incertitudes des projections ne sont pas nécessairement un obstacle à une démarche d'adaptation efficace... 

 Publié le 12 mai 2021 par Thibault Laconde

Big data et adaptation au changement climatique : une étude de cas

La semaine dernière, Callendar a publié une étude de cas sur le risque d'inondation pour le réseau de distribution d'électricité. Je ne vais pas revenir sur les résultats et la méthodologie, tout ça est déjà détaillé ici mais j'aimerais vous expliquer pourquoi cette démonstration me tient particulièrement à cœur.

Comment rendre l'évaluation des risques climatiques accessible ?

Risque d'inondation sur le réseau de distribution électrique
Évaluer les risques climatiques à l'échelle locale, c'est très souvent répondre aux mêmes questions mais dans des endroits différents : quel est le risque de canicule à Paris, Royan ou Entraygues-sur-Truyère ? et le risque d'inondation ? de sécheresse ? de submersion marine ? etc.

Si vous concevez chacune de ces évaluations comme un projet indépendant, Paris pourra se payer votre expertise mais probablement pas Entraygues et ses 900 habitants. De la même façon, vous pourrez aussi faire des choses super intéressantes pour des entreprises du CAC40 mais jamais aider une petite PME à s'adapter. 

La solution c'est de concevoir d'emblée chaque évaluation des risques climatiques pour qu'elle soit généralisable. Evidemment, cela nécessite un investissement (un peu comme développer Excel quand on vous paie pour une addition) mais vous pourrez rendre votre travail beaucoup plus accessible. 

Cette vision est à l'origine de Callendar.

Le passage à l'échelle est-il réaliste ?

Si vous me suivez ici ou sur les réseaux sociaux, vous en connaissez sans doute déjà quelques concrétisations de ce projet. Par exemple ce test réalisé il y a un an à l'occasion des élections municipales. En 2 semaines, Callendar (ou plutôt notre appli) avait produit un peu plus de 200 rapports sur les risques climatique dans 178 communes.

Pas mal, mais encore beaucoup trop peu pour être accessible à tous quand on sait qu'il y a quelques 35.000 communes, 2.500.000 entreprises et 36.000.000 logements en France. Est-il vraiment possible de massifier notre approche, de fournir une information locale de qualité sur les risques climatiques non pas à des centaines mais à des milliers voire des millions d'utilisateurs ?

Cette étude de cas est importante pour moi parce qu'elle répond à cette question. Pour la réaliser, nous avons calculé la fréquence d'inondation pour presque un million de transformateurs répartis sur tout le territoire (927.753 exactement)

Poste de transformation inondé
 

Rêvons un peu...

Cette application reste relativement simple puisqu'elle porte sur un seul phénomène (l'inondation) alors que nous savons en quantifier au moins une vingtaine. Mais elle confirme qu'évaluer l'impact du climat sur près d'un millions de sites est réalisable.

Les perspectives pour l'adaptation au changement climatique sont immenses. Si le volume n'est pas un obstacle, il devient possible de quantifier et de réduire la vulnérabilité d'infrastructures étendues, de grands portefeuilles d'actifs, de chaine d'approvisionnement complexes...

Pourquoi pas, même, un "cadastre climat" avec l'évaluation des effets du changement climatique bâtiment par bâtiment sur l'ensemble du territoire ?

Le record dans ce domaine est apparemment détenu par une entreprise australienne qui a évalué les risque d'inondation, d'incendie et de sécheresse pour 15 millions de biens immobiliers. Après cette première expérience sur un million de sites, je suis certain que Callendar pourrait en faire autant voire plus en France.

 Publié le 26 mars 2021 par Thibault Laconde

Pourquoi un monde qui se réchauffe peut conduire à des vagues de froid plus extrêmes ?

Les Etats-Unis connaissent ces jours-ci une vague de froid historique avec de nombreux records battus dans le centre du pays et des conséquences dramatiques : coupures d'électricité, puits de pétrole et de gaz gelés, centrales électriques et raffineries à l'arrêt...

Si cette vague de froid est exceptionnelle par sa sévérité, l'épisode n'est pas isolé : en janvier 2019 aussi le centre des Etats-Unis avait connu une période glaciale, en janvier 2017 la température sur 5 jours en Europe centrale et dans les Balkans est descendue jusqu'à 15°C sous les normales et en 2013-2014 un hiver particulièrement rude avait fait presque intégralement geler les grands lacs.

A chacun de ces épisodes, une question revient : comment un climat qui, globalement, se réchauffe peut-il donner naissance à des vagues de froids aussi extrêmes ?

Un effet du réchauffement accéléré des pôles 

Le dérèglement du climat peut rendre les hivers plus extrêmes dans les région tempérées via plusieurs mécanismes, mais tous partagent une même origine : le réchauffement accéléré de l'Arctique.

Aussi contre-intuitif que puisse paraitre ce phénomène, il est en fait relativement simple de comprendre pourquoi le réchauffement des régions polaires peut entrainer des périodes de froid extrêmes dans les régions tempérées d'Amérique du Nord, d'Europe et d'Asie.

La densité de l'air est fonction de sa température : si vous chauffez l'air contenu dans un ballon, le volume du ballon augmente, c'est le principe de la montgolfière. C'est aussi vrai sur notre planète : la même masse d'air occupera moins de place au pôle, où il fait plus froid, qu'à l'équateur. Le résultat c'est que, à une altitude donnée, la pression atmosphérique est plus faible dans les régions polaires que dans une zone plus chaude. Ou pour le dire autrement "l'atmosphère est en pente" : Si vous vous déplaciez de l'équateur vers le pôle nord sur une surface de pression constante, vous seriez presque toujours en train de descendre. Par exemple la limite des 0.3 bars est en moyenne autour de 10 kilomètres d'altitude à l'équateur et 8.5 au pôle.

Concrètement, cette dépression a tendance à attirer et retenir l'air. La différence de température fait que les mouvements de l'atmosphère vont globalement de l'équateur vers les pôles (en tourbillonnant de l'ouest vers l'est en raison de la rotation de la terre).

Comme les pôles se réchauffent environ deux fois plus vite que le reste de la planète, le différentiel de température qui est à l'origine de ce mouvement se réduit. L'attraction exercée par les pôles devient plus faible et il est plus facile pour des masses d'air froid de s'en échapper pour venir congeler des régions tempérées.

Perturbation du vortex polaire

Voilà pour l'intuition générale. Si on veut entrer un peu plus dans les détails, il existe principalement deux phénomènes à connaitre.

Le premier est le fameux vortex polaire.

C'est un phénomène qui se produit uniquement en hiver. Pendant la nuit polaire, l'atmosphère située au-dessus du pôle se refroidit rapidement en particulier dans la stratosphère qui est normalement réchauffée par l'énergie des UV absorbés par le couche d'ozone. Ce refroidissement entraine l'apparition d'une zone de basse pression autour de laquelle se forme un immense tourbillon : le vortex polaire.

En temps normal, le vortex polaire empêche l'air froid de s'échapper vers les moyennes latitudes. Mais son fonctionnement peut être perturbé par des courants d'air venus des régions plus chaudes.

Ces perturbations peuvent avoir des effets spectaculaires : inversion du sens de rotation du vortex, augmentation de la température au-dessus du pôle de plusieurs dizaines de degrés en quelques jours, déplacement du vortex vers le sud voire dislocation en systèmes plus petits... Tout cela entrainant souvent des vagues de froid durables aux moyennes latitudes.

Vortex polaire pendant les vagues de froids de 2013-2014
A gauche : vortex polaire normal en novembre 2013 (une zone de basse pression centrée sur le pôle),
à droite : vortex perturbé en janvier 2014 à l'origine de vagues de froid en Asie et en Amérique

Les perturbations du vortex polaire ne sont pas en soi anormales mais elles semblent être devenues plus fréquentes au cours des dernières décennies, expliquant en partie les vagues de froids européennes et asiatiques. Ce phénomène pourrait être lié au recul de la banquise arctique. Cependant l'évolution future de ces perturbations du vortex polaire sous l'effet du dérèglement climatique n'est pas encore claire.

Affaiblissement du jet stream

Les jets streams ("courants de jet" en bon québécois) sont des couloirs de vent situés à une dizaine de kilomètres d'altitude, l'air y circule vers l'est à très grande vitesse. Chaque hémisphère a deux courants principaux : un situé autour de 30° de latitude (jet stream tropical), l'autre autour de 60° (jet stream polaire).

Même si la réalité est beaucoup plus compliquée que ça, ces courants matérialisent la limite entre des régions chaudes, tempérées et froides relativement isolées les unes des autres.

Mais ces limites ne sont ni fixes ni en ligne droite. Sous l'effet du relief et des différences de température au niveau de la surface, le jet stream forme des méandres se déplaçant lentement. C'est particulièrement le cas dans l'hémisphère nord où la disposition des terres émergées favorise ces variations. Il est donc possible pour une même région d'être parfois au sud et parfois au nord du jet stream ce qui va déterminer des conditions météorologiques très différentes.

Jet stream
Animation représentant l'évolution du jet stream polaire au-dessus du continent américain (NASA)

Comme les pôles se réchauffent plus vite que le reste de la planète, le différentiel de température qui met en mouvement les jets streams diminue. Cet affaiblissement a pour effet de rendre les courants plus sensibles aux phénomènes locaux. Pour le dire simplement : la frontière entre les zones froides et tempérée devient plus souple mais aussi moins mobile.

Résultat : il devient plus probable qu'une grande oscillation du jet stream polaire permette à de l'air froid de descendre loin en zone tempérée, ou à l'inverse entraine un épisode de chaleur anormal aux hautes latitudes. Ces périodes extrêmes ont aussi tendance à durer plus longtemps.

Quelle est la morale de l'histoire ?

Est-il possible d'imputer ou non une vague de froid au changement climatique ? Et peut-être s'attendre à des périodes de froids plus extrêmes en dépit d'une tendance au réchauffement ? Ces deux questions sont encore largement en débat : comme c'est souvent le cas au début, l'intensification de la recherche sur ces sujets a eu tendance à faire augmenter les incertitudes plutôt qu'à les réduire... 

Mais comme toujours lorsqu'on parle de gestion des risques, savoir ce qu'on ne sait pas est presque aussi important que savoir. La climatologue canadienne Katharine Hayhoe emploie à ce sujet une expression que je trouve intéressante : "global weirding" (bizarification ? climatique) plutôt que de "global warming" (réchauffement climatique).

En effet, lorsqu'on s'intéresse aux effets du changement climatique au-delà de raisonnements qualitatifs ou de grandes moyennes, on découvre des évolutions complexes et souvent équivoques. Pour ne citer qu'un exemple (sur lequel on reviendra) : saviez-vous que même si le changement climatique fait, globalement, augmenter le niveau de la mer, il existe des endroits où il devrait baisser au cours du XXIe siècle ?

De la même façon, il ne fait guère de doute que la température moyenne en hiver augmente et va continuer à augmenter au cours des prochaines décennies. Cependant la vague de froid qui frappe actuellement le centre des Etats-Unis doit être prise comme un avertissement par ceux qui voudraient en tirer des conclusions trop rapides.

Publié le 16 février 2020 par Thibault Laconde