COP 26 : émissions et concentrations de CO2 // COP 26 : CO2 emissions vs. CO2 concentrations

Au coeur de la pandémie de Covid-19, tous les médias mondiaux s’accordaient pour dire que les émissions de CO2 diminuaient. L’air avait l’air plus pur et la visibilité était meilleure sans la brume habituelle causée par la pollution. En Asie, les gens se réjouissaient parce qu’ils pouvaient voir l’Everest à des centaines de kilomètres de distance.
Pour ma part, j’étais beaucoup moins enthousiaste et j’insistais sur le fait qu’il ne fallait pas prendre en compte les émissions, mais les concentrations de dioxyde de carbone dans l’atmosphère. La référence dans ce domaine est la courbe de Keeling qui rend compte des mesures effectuées sur le volcan Mauna Loa sur la Grande Ile d’Hawaii.
Tandis que les médias disaient que la pandémie de Covid-19 était une aubaine d’un point de vue environnemental, je montrais la courbe de Keeling qui, elle, ne réagissait pas à la baisse des émissions de CO2. Il faut garder à l’esprit que même si les émissions de CO2 diminuent, il faudra beaucoup plus de temps pour que les concentrations suivent la même voie. J’ai abordé ce sujet avec l’explorateur Jean-Louis Etienne qui m’a expliqué qu’en supposant que l’on arrête soudainement les émissions de CO2 avec une baguette magique, il faudrait plusieurs décennies pour que l’atmosphère retrouve un semblant d’équilibre.
Alors que la COP 26 se déroule à Glasgow, la presse internationale se rend compte que la baisse spectaculaire des émissions de dioxyde de carbone suite au confinement pandémique n’est plus qu’un souvenir. Cette situation est confirmée par une nouvelle étude scientifique.
Un groupe de scientifiques qui étudie le comportement des gaz à effet de serre a déclaré que les neuf premiers mois de 2021 a constaté que les émissions de CO2 étaient légèrement inférieures aux niveaux de 2019. Ils estiment qu’en 2021, le monde aura émis 36,4 milliards de tonnes de dioxyde de carbone, contre 36,7 milliards de tonnes il y a deux ans.
En 2020, au plus fort de la pandémie, les émissions étaient tombées à 34,8 milliards de tonnes. On constate donc un bond de 4,9% cette année selon les calculs mis à jour par le Global Carbon Project.
Un climatologue anglais de l’Université d’East Anglia qui a participé à l’étude explique que si la plupart des pays sont revenus au niveau qui a précédé la pandémie, c’est l’augmentation de la pollution en Chine qui est la principale responsable du retour aux niveaux de 2019.
En respirant l’air remarquablement pur de 2020 dans les villes d’Inde ou d’Italie, certains ont pu penser que le monde était sur la bonne voie pour réduire la pollution par le carbone, mais les scientifiques ont tempéré cet optimisme en déclarant que ce n’était pas le cas. Ce n’est pas une pandémie qui fera baisser les émissions et les concentrations de CO2. Ce sont les décisions qui sont prises cette semaine et la semaine prochaine à Glasgow. Pour que les concentrations de CO2 déclinent dans les prochaines années, il faudrait que les décisions soient CONTRAIGNANTES et ne se limitent pas à de simples promesses!
La nouvelle étude indique que si le monde veut limiter le réchauffement climatique à 1,5°C par rapport à l’époque préindustrielle, il ne lui reste que 11 ans pour y parvenir avant qu’il ne soit trop tard.
La réalité ne m’incite pas à être optimiste. En 2021, les émissions de CO2 en Chine dépassent de 7% celles de 2019. En Inde, le dépassement est de 3%. En revanche, les États-Unis, l’Union européenne et le reste du monde ont moins pollué cette année qu’en 2019. Le bond de la Chine est principalement dû à la combustion du charbon et du gaz naturel pendant la période de reprise économique qui a suivi le confinement dans le pays. De plus, le confinement en Chine a pris fin bien plus tôt que dans le reste du monde, de sorte que le pays a mis plus de temps pour récupérer économiquement et a donc envoyé plus de carbone dans l’air. On verra si c’est la bonne explication et si la Chine renversera la tendance dans les prochains mois.

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At the heart of the Covid-19 pandemeic, all the world media agreed to say that CO2 emissions were decreasing. The air looked cleaner and visibility was better without the usual haze caused by pollution. In Asia, people rejoiced because they could see Mount Everest hundeds of kilometres away.

For my part, I was much less cautious and I insisted that what whould be taken into account was not the emissions, but the concentrations of carbon dioxide in the atmosphere. The reference in that domain is the Keeling Curve which conveys the measurements performed on Mauna Loa volcano on Hawaii Big Island.

While the media were saying that the Covid-19 pandemic was a godsend from an environmental point of view, I showed several times the Keeling Curve which did not react to the decrease in CO2 emissions. People should bear in mind that even though CO2 emissions are declining, it will take a much longer time for CO2 concentrations to decrease. I talked about this topic with Jean-Louis Etienne who told me that supposing we stopped CO2 emisions suddenly with a magiwc wand, it would take the atmosphere several decades to regain some sort of balance.

While COP 26 is going on in Glasgow, the international press realises that the dramatic drop in carbon dioxide emissions from the pandemic lockdown has pretty much disappeared. The current situation is confirmed by a new scientific study.

A group of scientists who track heat-trapping gases said the first nine months of 2021 put emissions a tad under 2019 levels. They estimate that in 2021 the world will have spewed 36.4 billion metric tons of carbon dioxide, compared to 36.7 billion metric tons two years ago.

At the height of the pandemic last year, emissions were down to 34.8 billion metric tons, so this year’s jump is 4.9%, according to updated calculations by Global Carbon Project.

An English climate scientist from the University of East Anglia who participated in the study explains that while most countries went back to pre-pandemic trends, China’s pollution increase was mostly responsible for worldwide figures bouncing back to 2019 levels rather then dropping significantly below them.

With 2020’s dramatically clean air in cities from India to Italy, some people may have hoped the world was on the right track in reducing carbon pollution, but scientists said that wasn’t the case.

It’s not the pandemic that will make CO2 emissions and concentrations decrease. It’s the decisions that are being taken this week and next week in Glasgow. They should be decisions which are BINDING, not just promises.

The new study says that if the world is going to limit global warming to 1.5 degrees Celsius since pre-industrial times, it has only 11 years left at current emission levels before it is too late.

Reality does not incite me teo be optimistic. Emissions in China were 7% higher in 2021 when compared to 2019. India’s emissions were 3% higher. In contrast, the United States, the European Union and the rest of the world polluted less this year than in 2019. China’s jump was mostly from burning coal and natural gas and was part of a massive economic stimulus to recover from the lockdown. In addition, China’s lockdown ended far earlier than the rest of the world, so the country had longer to recover economically and pump more carbon into the air. We’ll see whether this is the right explanation and if China will reverse the tendency in the coming months.

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La dernière mise à jour de la Courbe de Keeling (2 novembre 2021) montre une concentration de CO2 de 414,05 ppm.

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Voici le tracé global de la courbe entre les années 1700 et aujourd’hui. Avant 1958, ce sont les carottes de glace qui ont renseigné sur les concentrations de CO2 dans l’atmosphère.

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En observant le tracé de la courbe pour les années 2020 et 2021, on se rend compte que les confinements qui ont accompagné la pandémie de Covid-19 n’ont pas eu d’effet sur les concentrations de CO2 dans l’atmosphère.

Source: NOAA / Scripps Institution of Oceanography

Enfin de bonnes nouvelles pour la planète // Good news for the planet, at last

Un tribunal de La Haye aux Pays Bas a statué le 26 mai 2021 que Royal Dutch Shell, l’une des plus grandes sociétés pétrolières au monde, devait réduire considérablement ses émissions de carbone au cours des neuf prochaines années afin de se conformer aux objectifs énoncés dans l’Accord de Paris sur le changement climatique.

La décision du tribunal néerlandais est la première de ce genre à contraindre une entreprise à réduire ses émissions de gaz à effet de serre. Le tribunal a statué que Royal Dutch Shell devait réduire ses émissions de carbone de 45% d’ici 2030 par rapport au niveau de 2019. C’est beaucoup plus que l’engagement de la compagnie qui avait promis de réduire ses émissions de 20% d’ici 2030.

Cette décision de justice est particulièrement importante car c’est la première fois qu’un juge ordonne à une grande entreprise polluante de se conformer à l’Accord de Paris sur le climat. Cette décision pourrait également faire jurisprudence et donc avoir des conséquences majeures pour d’autres gros pollueurs.

Dans un communiqué, un porte-parole de Shell a déclaré que la compagnie prévoyait de faire appel de la décision, arguant que Shell investissait des milliards de dollars dans les énergies à faible émission de carbone, en particulier la recharge des véhicules électriques, l’hydrogène, les énergies renouvelables et les biocarburants.

Il convient de noter que Shell fait partie des compagnies pétrolières qui ont refusé de forer dans le National Arctic Wildlife Refuge lorsque Donald Trump l’a ouvert à la recherche pétrolière. Cependant, la décision n’était pas motivée par l’environnement mais en raison de missions de prospection décevantes.

L’autre bonne nouvelle est que les actionnaires d’Exxon Mobil ont infligé à la plus grande compagnie pétrolière américaine sa première défaite en élisant deux militants environnementalistes à son conseil d’administration. Pour les écologistes américains qui ont longtemps préconisé un changement de politique des plus grandes entreprises de combustibles fossiles du monde, le vote est une victoire dans leur volonté de tenir les entreprises responsables de leurs émissions de gaz à effet de serre.

Début mai 2021, l’Agence Internationale de l’Energie a publié un rapport indiquant que le monde doit se diriger vers «une transformation totale des systèmes énergétiques qui sous-tendent nos économies» afin de résoudre la crise climatique. Le rapport indique qu’en plus d’autres mesures, les êtres humains devront cesser d’utiliser des voitures à essence dans les 14 prochaines années afin d’empêcher les températures de dépasser le seuil de 1,5 degrés Celsius par rapport aux niveaux préindustriels. On peut lire dans le rapport : « Les émissions mondiales de dioxyde de carbone rebondissent déjà fortement alors que les économies se remettent du choc induit par la pandémie de l’année dernière. Il est plus que temps que les gouvernements agissent de manière décisive pour accélérer le développement des énergies propres. »

Source: Yahoo News.

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A Dutch court ruled on May 26th, 2021 that Royal Dutch Shell, one of the world’s largest oil companies, must significantly reduce carbon emissions over the next nine years in order to comply with global targets laid out in the Paris Agreement on climate change.

The decision by a district court in the Hague is the first ruling that compels a company to reduce greenhouse gas emissions. The court ruled that Royal Dutch Shell must cut its carbon emissions 45 percent by 2030 from 2019 levels, far greater than the company’s standing pledge to cut emissions by 20 percent by 2030.

This case is unique because it is the first time a judge has ordered a large polluting corporation to comply with the Paris climate agreement. This ruling may also have major consequences for other big polluters.

In a statement, a spokesperson for Shell said the company planned to appeal the decision as Shell is investing billions of dollars in low-carbon energy, including electric vehicle charging, hydrogen, renewables and biofuels.

It should be noted that Shell was one of the oil companies that refused to drill in the National Arctic Wildlife Refuge when Donald trump opened it to oil research. However, the decision was not motivated by the environment but because of disappointing prospecting missions.

The other good news is that shareholders of Exxon Mobil handed America’s largest oil company its first defeat, electing two of four candidates activist investors nominated to its board. For climate activists who have long championed changes at the world’s largest fossil fuels companies, the vote marked a dramatic leap forward in its push to hold firms accountable for their greenhouse gas emissions.

Earlier this month, the International Energy Agency released a report saying the world must undergo “a total transformation of the energy systems that underpin our economies” in order to solve the climate crisis. The report said that, in addition to other measures, human beings would need to stop using gasoline-powered cars within 14 years in order to keep global temperatures from surpassing the 1.5-degree-Celsius threshold over preindustrial temperatures.

« Global carbon dioxide emissions are already rebounding sharply as economies recover from last year’s pandemic-induced shock,” the report stated. “It is past time for governments to act, and act decisively to accelerate the clean energy transformation.”

Source: Yahoo News.

Répartition des températures à la surface de la Terre en avril 2021 (Source : NOAA)

Mesure du dioxyde de soufre (SO2) en milieu volcanique // Measurement of sulphur dioxide (SO2) in volcanic environments

Le dioxyde de soufre (SO2) est l’un des principaux gaz émis par les volcans. L’éruption de la Lower East Rift Zone (LERZ) du Kilauea en 2018 a libéré d’énormes quantités de SO2 et tout l’archipel hawaïen a parfois été envahi par le brouillard volcanique, appelé localement vog. Aujourd’hui, avec l’éruption dans l’Halema’uma’u, les panaches de SO2 sont emportés par les alizés et ils perturbent la vie de la population dans les zones sous le vent. Il est donc important de savoir quelle quantité de ce gaz est émise pour comprendre les conséquences pour la santé humaine.

J’ai écrit une note sur les émissions de SO2 le 31 mai 2020. Les scientifiques du HVO donnent aujourd’hui plus de détails sur la technique de mesure de ce gaz.

Pour mesurer les émissions de SO2, les scientifiques du HVO commencent par monter un spectromètre ultraviolet (UV) sur la carrosserie d’une voiture ou la carlingue d’un avion. Dans la mesure où le SO2 est invisible et peut ne pas coïncider parfaitement avec les parties visibles du panache éruptif, ils déterminent l’endroit où le SO2 est susceptible de se trouver en fonction de la direction du vent.

Puis, en partant du ciel clair d’un côté du panache, ils balayent toute la largeur inférieure du panache et retrouvent le ciel clair de l’autre côté. Le spectromètre est d’abord orienté vers le ciel et, comme le SO2 absorbe les rayons UV, l’appareil détecte ensuite une quantité d’UV moins importante lorsqu’il se trouve sous le panache de gaz contenant du SO2. Le spectromètre mesure la quantité de SO2 qui se trouve au-dessus de lui dans une trajectoire verticale ; c’est la « longueur de trajet de concentration. » (concentration-path-length).

Cette longueur de trajet de concentration associe la concentration et le trajet en une seule unité, ppm ∙ m (parties par million par mètre). Un panache de 1 mètre d’épaisseur avec une concentration de 10 ppm de SO2 équivaut à 10 ppm ∙ m. Il en va de même pour un panache de 10 mètres d’épaisseur avec une concentration de seulement 1 ppm de SO2. La quantité de SO2 est la même, elle est simplement distribuée différemment.

Toutes ces mesures mises ensemble sur la largeur du panache fournissent des indications sur une section transversale de ce même panache et montrent quelle quantité de SO2 se trouvait au-dessus du spectromètre en chaque point de mesure. Cette section transversale qui incorpore la largeur du panache en mètres, permet de connaître la surface de gaz dans cette zone, avec des unités de ppm ∙ m2 (parties par million par mètre carré).

Une fois que les scientifiques ont calculé cette section transversale, ils utilisent la vitesse du panache (en mètres / seconde) pour déterminer le nombre de sections transversales – mais aussi la quantité de gaz – dans un certain laps de temps. Cela conduit à des unités de ppm ∙ m3 / s (parties par million par mètre cube par seconde), autrement dit un volume de gaz émis avec une certaine concentration de SO2 par seconde.

Dans la mesure où on sait combien pèse une molécule de SO2, on peut convertir ce volume en masse (en kilogrammes ou en tonnes), et on peut convertir les secondes en jours. C’est ainsi que procèdent les scientifiques pour déterminer les flux de SO2 qui sont généralement exprimés en tonnes / jour (t / j). Grâce aux résultats obtenus, les scientifiques du HVO peuvent comparer les émissions de SO2 de l’éruption actuelle avec celles des éruptions précédentes du Kilauea.

Ainsi, lorsque le HVO a commencé à utiliser des mesures UV en 1979, les émissions de SO2 au sommet du volcan atteignaient en moyenne 500 t / j ou moins. Entre 1983 et 2008, l’éruption du Pu’uO’o émettait en moyenne 2000 t / j. Après des émissions relativement élevées au début de l’éruption sommitale de 2008-2018, les émissions du lac de lave se sont stabilisées à près de 5 000 t / j tandis que les émissions du Pu’uO’o chutaient  à quelques centaines de t / j.

L’éruption de 2018 a eu des émissions très élevées, avec près de 200 000 t / j ; ce sont les émissions les plus élevées jamais enregistrées sur le Kilauea.

Après l’éruption de 2018, les émissions de SO2 du Kilauea ont chuté à une trentaine de tonnes par jour.

Au début de la nouvelle éruption en décembre 2020, les émissions de SO2 au sommet du Kilauea étaient de 30 000 à 40 000 t / j. Les services sanitaires ont mis en garde le public sur la mauvaise qualité de l’air et ses dangers pour la santé.

Après l’arrêt de l’activité dans la fissure nord de l’Halema’uma’u le 26 décembre 2020, les émissions de SO2 ont progressivement baissé pour atteindre environ 2500 t / j le 11 janvier 2021, signe que l’activité éruptive diminuait..

Source: USGS / HVO.

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Sulphur dioxide (SO2) is one of the main gases emitted by volcanoes. Kilauea’s Lower East Rift Zone (LERZ) eruption in 2018 released huge amounts of sulphur dioxide and the whole Hawaiian archipelago was sometimes invaded by the volcanic fog, or vog. Today, during the Halema’uma’u eruption, SO2 plumes are pushed by the trade winds and disturb life in downwind areas. So, it is important to know how much of this gas is emitted for understanding implications for human health during volcanic eruptions.

I wrote a post about SO2 emissions on May 31st, 2020. In a new article, HVO scientists give more details about how to measure this gas.

To measure SO2 emission rates, HVO scientists begin by mounting an ultraviolet (UV) spectrometer to a car or an aircraft. Since SO2 is invisible and may not perfectly coincide with visible parts of the plume, they determine where the SO2 should be based on wind direction.

Then, starting under clear sky on one side of the plume, they traverse underneath the entire width of the plume, and end up back under clear sky on the other side.

The spectrometer looks up at the sky and, because SO2 absorbs UV radiation, it detects less incoming UV when it is under the gas plume where there is SO2. It measures how much SO2 is above it in the vertical ‘path’ where the spectrometer is looking – the ‘concentration-path-length’.

Concentration-path-length combines concentration and path into a single unit, ppm∙m (parts per million meters). A 1-metre-thick plume with a concentration of 10 ppm (parts per million) of SO2 is equivalent to 10 ppm∙m. So is a 10-metre-thick plume with a concentration of only 1 ppm of SO2. The amount of SO2 is the same, it is just distributed differently.

All those concentration-path-length measurements put together across the plume’s width make a ‘slice’, or cross-section, through the plume, showing how much SO2 was above the spectrometer at each point. That slice, since it incorporates the plume width in metres, is the area of the gas in a cross-section of plume, with units of ppm∙m2 (parts per million square metres).

Once the scientists have that cross-section, they use plume speed (in metres/second) to determine how many of those cross-sections – and how much gas – are passing overhead in a certain amount of time. That brings them to units of ppm∙m3/s (parts per million cubic metres per second)—which is a volume of gas with a certain concentration of SO2 each second.

Because one knows how much a molecule of SO2 weighs, one can convert that volume into a mass (in kilograms or tonnes), and one can convert seconds to days. That is how scientists derive the emission rates of SO2, which are usually presented in units of tonnes/day (t/d).

With the results they obtain, HVO scientists are able to compare SO2 emission rates from the current eruption to those emitted by previous Kilauea eruptions.

When HVO began to use UV measurements in 1979, the summit averaged about 500 t/d of SO2 or less. Between 1983 and 2008, Kilauea’s Pu’uO’o eruption averaged around 2,000 t/d. After higher emission rates early in the 2008–2018 summit eruption, the lava lake emissions stabilized near 5,000 t/d while Pu’uO’o’s emissions fell to a few hundred t/d.

The 2018 eruption had very high emission rates of nearly 200,000 t/d, the highest recorded emissions from Kilauea. Following the 2018 activity, Kilauea emissions dropped to only about 30 t/d.

At the beginning of the new eruption in December 2020, Kilauea summit emission rates were 30,000–40,000 t/d. The Department of Health warned the public of potential hazardous, poor air quality. It advised residents and visitors to be prepared and aware of the surrounding conditions. Since the north fissure activity ceased on December 26, 2020, SO2 emissions have progressively dropped and reached about 2,500 t/d on January 11th, 2021, a sign that the eruption rate has decreased.

Source : USGS / HVO.

 

Panaches de gaz sur le Kilauea (Photos : C. Grandpey)

Émissions et Concentrations de CO2

Les médias ne cessent de le répéter : l’épidémie de coronavirus a un effet bénéfique sur les ÉMISSIONS de CO2 dans le monde. Comme cela était prévisible – et s’était déjà produit pendant le confinement de printemps – les émissions de CO2 dues aux combustibles fossiles et à l’industrie ont chuté à travers le monde au cours de l’automne. Selon une analyse préliminaire du Global Carbon Project, ces émissions devraient chuter de 7% en 2020.

Le pic de diminution des émissions de CO2 en 2020 s’est produit au mois d’avril, lorsque les mesures de confinement étaient à leur maximum, en particulier en Europe et aux Etats-Unis. Les émissions quotidiennes de CO2 fossile ont alors chuté de 17% dans le monde. Elles ont augmenté par la suite et leur niveau est actuellement presque semblable à celui de la fin de 2019.

Les émissions de CO2 ont certes décliné au niveau mondial pendant la pandémie, mais les CONCENTRATIONS de ce gaz dans l’atmosphère ont continué d’augmenter. Elles ont progressé d’environ 2,5 parties par million (ppm) en 2020, et devraient atteindre 412 ppm en moyenne sur l’année. Il ressort que malgré la crise sanitaire, la hausse est proche de celle de 2019, année où la croissance avait été de 2,46 ppm.

Il faut bien faire la distinction entre émissions et concentrations. Les émissions représentent ce qui entre dans l’atmosphère en raison des activités humaines, alors que les concentrations indiquent ce qui reste dans l’atmosphère au terme des interactions entre l’air, la biosphère et les océans

Voici quelques chiffres intéressants sur les émissions de CO2 pendant la crise sanitaire :

Le secteur des transports de surface a connu la plus forte baisse des émissions de CO2 en 2020. Les émissions des transports en surface – qui représentent 21 % des émissions mondiales – ont été réduites de moitié au plus fort des confinements liés au coronavirus. Ce secteur représente la plus grande part de la diminution mondiale des émissions.

Les émissions du secteur de l’aviation – 2,8 % des émissions mondiales – ont été réduites d’environ 75 % au plus fort des confinements. Toutefois, l’effet a été moindre que celui des émissions des transports de surface, car l’aviation ne représente que 2,8 % des émissions mondiales.

Les émissions de l’industrie – qui représentent 22 % des émissions mondiales – ont été réduites de 30 % lors du pic de la première vague.

Les émissions provenant de la production d’électricité – soit 44 % des émissions mondiales – ont été réduites de 15 %  au plus fort des fermetures liées au coronavirus, tandis que les émissions provenant du secteur résidentiel n’ont pas beaucoup changé.

Avec les perturbations liées à la covid-19, la réduction des émissions de l’industrie dans le monde entier semble se poursuivre, mais il faut être prudent. En effet, dernières données disponibles pour le mois d’octobre montrent que les émissions industrielles en Chine et au Brésil ont suffisamment augmenté pour compenser les réductions des émissions ailleurs sur le globe au cours de ce mois.

Source : Global Carbon Project, global-climat.

Il ne faut guère se faire d’illusions. Une fois la crise sanitaire terminée dans le monde, l’économie connaîtra un boom de reprise et les émissions de CO2 augmenteront de plus belle. La baisse des concentrations de ce gaz dans l’atmosphère n’est pas pour demain. Comme je l’ai déjà expliqué, même si, par un coup de baguette magique, les émissions de CO2 chutaient aujourd’hui, il faudrait attendre plusieurs décennies pour que l’atmosphère se purifie et pour que le réchauffement climatique prenne une autre tournure.

Evolution des concentrations de CO2 au sommet du Mauna Loa au cours des 5 dernières années (Source : NOAA)