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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

Les fluctuations de la Courbe de Keeling // The fluctuations of the Keeling Curve

Je fais très souvent référence à la courbe de Keeling pour justifier la hausse des concentrations de CO2 dans l’atmosphère. Ces mesures sont effectuées sur le volcan Mauna Loa qui culmine à 4200 mètres sur la Grande Ile d’Hawaii.

On m’a demandé à plusieurs reprises pourquoi la courbe de Keeling prend des allures de montagnes russes quand on observe son évolution au cours de l’année. L’explication est relativement simple et logique.

Pour comprendre ces variations, il faut commencer au printemps qui représente pour les plantes terrestres la transition entre les branches dénudées de l’hiver et les feuillages abondants de l’été.

Après la chute des feuilles à l’automne, la litière formée par les feuilles et d’autres matières végétales mortes se décompose tout au long de l’hiver sous l’effet des microbes et bactéries. Au cours de cette décomposition, il y a production de CO2 et donc une hausse de ce gaz dans l’atmosphère au cours de l’hiver. Cela se traduit par une hausse de la courbe de Keeking.

Au printemps, les feuilles reviennent sur les arbres et la photosynthèse s’opère, ce qui entraîne une diminution du CO2 dans l’atmosphère et donc une décroissance de la courbe qui se poursuit en été..

Ce décalage entre les mois d’automne et d’hiver d’une part, le printemps et l’été d’autre part, se traduit par le tracé en dents de scie de la courbe de Keeling. Chaque année, il y a une diminution du CO2 pendant les mois de photosynthèse des plantes terrestres et une augmentation du CO2 pendant les mois sans photosynthèse et avec une décomposition importante.

Ma référence à la courbe de Keeling concerne avant tout les très importantes concentrations de CO2 que l’on observe actuellement dans l’atmosphère (environ 415,51 ppm le 26 mars 2020 !) Ce sont bien sûr les activités humaines qui sont responsables de ce niveau très élevé et très inquiétant pour notre planète.

Comme je l’ai fait remarquer précédemment, les concentrations de CO2 enregistrées sur le Mauna Loa n’ont pas varié ces derniers temps, en dépit de la baisse des émissions de gaz polluants par les industries chinoises à cause du coronavirus. Cela confirme bien ce je ne cesse de le répéter : à supposer que nous arrêtions – comme par un coup de baguette magique – nos émissions de gaz à effet de serre, il faudra des décennies avant que l’atmosphère commence à retrouver un semblant d’équilibre.

Source : NOAA.

Avec l’épidémie de coronavirus et les mesures de confinement, les médias ne cessent de nous répéter que la qualité de l’air n’a jamais été aussi bonne, en particulier en Ile-de-France. C’est bien et on ne peut que s’en réjouir. La forte réduction du trafic aérien et routier y est sûrement pour beaucoup.

Il faut toutefois pousser l’observation un peu plus loin. En effet, si les émissions de CO2 (entre autres) sont en baisse, les concentrations de ce gaz dans l’atmosphère restent à un niveau très élevé. Il ne faudrait pas oublier que des usines polluantes continuent à fonctionner dans des pays comme l’Inde, la Chine et les Etats Unis. Les concentrations de CO2 dans l’atmosphère atteignent en ce moment plus de 415 pp, ce qui est considérable et la Courbe de Keeling ne cesse de grimper.

IL faudrait plusieurs épidémies de coronavirus (je ne le souhaite pas, bien sûr !) et de gros efforts des gouvernements à la tête des pays pollueurs pour que les concentrations de CO2 montrent un certain fléchissement. Comme me le faisait remarque Jean-Louis Etienne il y a quelque temps, même si on arrêtait par un coup de baguette magique les émissions de gaz à effet de serre, il y aurait un effet de latence et il faudrait plusieurs décennies avant que l’on observe une amélioration dans l’atmosphère.

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 I very often refer to the Keeling Curve to justify the increase in CO2 concentrations in the atmosphere. These measurements are made on the Mauna Loa volcano, which rises 4,200 metres on Hawaii Big Island.
I have been asked several times why the Keeling Curve looks like a roller coaster over the year. The explanation is relatively simple and logical.
To understand these variations, it is necessary to start in spring, which represents for terrestrial plants the transition between the bare branches of winter and the abundant foliage of summer.
After the leaves fall in autumn, the litter formed by the dead leaves and other plant matter breaks down throughout the winter as a result of microbes and bacteria. During this decomposition, there is production of CO2 and therefore an increase of this gas in the atmosphere during the winter. This results in an increase in the Keeking Curve.
In spring, the leaves return to the trees and photosynthesis takes place, which results in a reduction of CO2 in the atmosphere and therefore a drop in the curve that goes on in summer.
This shift between the autumn and winter months on the one hand, and spring and summer on the other, is reflected in the jagged shape of the Keeling curve. Each year, there is a decrease in CO2 during the months of photosynthesis of terrestrial plants and an increase in CO2 during the months without photosynthesis and with significant decomposition.
My reference to the Keeling Curve concerns above all the very large concentrations of CO2 that we currently observe in the atmosphere (around 415,51 ppm at the beginning of March 26th, 2020!) Human activities are responsible for this very high and very worrying level for our planet.
As I pointed out earlier, the CO2 concentrations recorded on Mauna Loa have not changed in recent times, despite the reduction in the emission of polluting gases by Chinese industries due to the coronavirus. This confirms what I keep repeating: assuming that we stop – as if by a magic wand – our greenhouse gas emissions, it will take  the atmosphere decades to begin to regain a semblance of balance.
Source: NOAA.

With the coronavirus epidemic and the curret lockdown, the media keep telling us that air quality has never been so good, especially in Ile-de-France. It’s good and we can only be pleased. The sharp reduction in air and road traffic is surely a big factor.
However, we must take the observation a little further. Indeed, if CO2 emissions (among others) are dropping, the concentrations of this gas in the atmosphere remain at a very high level. It should not be forgotten that polluting factories continue to operate in countries such as India, China and the United States. CO2 concentrations in the atmosphere currently reach more than 415 pp, which is considerable and the Keeling Curve keeps climbing.
It would take several coronavirus epidemics (I do not wish it, of course!) And great efforts of governments at the head of the polluting countries for the CO2 concentrations to show some decline. As Jean-Louis Etienne pointed out to me some time ago, even if we stopped greenhouse gas emissions with a magic wand, there would be a latency effect and it would take several  decades before an improvement in the atmosphere can be observed.

Courbe de Keeling sur un an (Source: Scripps / NOAA)

5 mars 2020: «Jour du dérèglement»

Depuis quelques jours, l’épidémie de coronavirus fait la une des médias, et c’est tout à fait normal. Les gouvernements ont pris des mesures de restriction en tout genre, en particulier au niveau des déplacements. Très logiquement, on observe une diminution globale des émissions de CO2 à la surface de la Terre. Il est bien évident que cette situation – il faut l’espérer d’un point de vue sanitaire – ne durera pas éternellement. A court terme – au bout de quelques semaines, voire quelques mois – la vie reprendra son cours. Les entreprises recommenceront à fonctionner normalement et beaucoup voudront rattraper le temps perdu. Inutile de dire que les industries recommenceront à émettre des gaz à effet de serre, et la circulation routière fera de même. On sait qu’une période de confinement est toujours suivie d’une période d’activité accélérée.

La chute actuelle des émissions de CO2, abondamment relayée par les médias, n’est donc que ponctuelle. Comme je l’ai fait remarquer précédemment, les concentrations de CO2 dans l’atmosphère, quant à elles, n’ont pas montré le moindre déclin, Elles atteignaient 414,25 ppm au sommet du Mauna Loa (Hawaii) le 15 mars 2020 (voir ci-dessous). Cela confirme les dires des climatologues qui expliquent qu’il faudra plusieurs décennies pour que l’atmosphère se purifie à condition, cela va de soi, que l’on cesse de manière drastique d’émettre des gaz polluants.

A ce sujet – et la presse n’en a pas beaucoup parlé – il faut savoir que depuis le 5 mars 2020, la France n’est plus neutre en carbone. Inspiré du «Jour du dépassement» proposé chaque année par l’organisation Global Footprint Network, qui calcule la date où la Terre vit à crédit quand l’humanité a consommé toutes les ressources générées par la planète en une année, quatre ONG (L’Affaire du siècle, Greenpeace-France, la Fondation Nicolas Hulot et Oxfam-France) ont créé le «Jour du dérèglement». C’est le moment où les émissions du pays ne sont plus compensées par le captage de CO2 par les terres agricoles, les arbres, les plantes et les cours d’eau. En 2020, cette date du dérèglement tombe le 5 mars. Autrement dit, en deux mois et cinq jours, la France a émis la totalité des gaz à effet de serre qu’elle pourrait émettre en un an si elle respectait son objectif de neutralité carbone.

L’objectif de «neutralité carbone» a été fixé à 2050 par la loi Energie-Climat, promulguée en 2019. À cette échéance, les émissions de gaz à effet de serre devront se situer au-dessous de 80 millions de tonnes de CO2e («e» pour «équivalent», qui permet de prendre en compte l’impact de l’ensemble des gaz à effet de serre comme le méthane).

En utilisant cet objectif pour 2050, le cabinet de conseil indépendant Carbone 4, spécialisé dans la transition énergétique, a utilisé les chiffres officiels du gouvernement. Puis, les membres de ce Cabinet se sont basés sur les chiffres des émissions de 2017, corrigées des variations saisonnières, et ils ont extrapolé les émissions de 2020. Ces résultats ont été obtenus en suivant la tendance de 2011 à 2017. C’est ainsi qu’a été calculée la date du 5 mars.

Grâce aux réductions des émissions nationales qui ont déjà été engagées, la date a été retardée de trois jours en quatre ans. Le rythme de diminution est d’environ 6 millions de tonnes de CO2 par an. À ce rythme on n’atteindra la neutralité carbone qu’en 2085, pas en 2050 !

Cet exercice sera reproduit chaque année, afin de mesurer la différence entre les discours et les actes.

Source : Presse nationale, Le Figaro en particulier.

La courbe de Keeling sur un an (Source: NOAA)

Les fluctuations saisonnières de la Courbe de Keeling // Seasonal fluctuations of the Keeling Curve

En voyant la courbe de Keeling telle qu’elle apparaissait dans ma note du 5 novembre 2019, plusieurs blogonautes m’ont demandé pourquoi la courbe montrait des fluctuations. La réponse est assez simple: la quantité de CO2 dans l’atmosphère varie au cours d’une année. Il ne faudrait pas oublier que les plantes absorbent plus de CO2 dans l’atmosphère pendant les mois les plus chauds où elles poussent le plus. Cela entraîne une diminution sensible des concentrations de CO2 dans l’atmosphère.
L’activité photosynthétique étant la cause des fluctuations saisonnières du CO2, les fluctuations sont plus marquées dans les régions où le nombre de plantes est plus important. Par exemple, au début des années 1990, Keeling avait remarqué que la fluctuation saisonnière du CO2 à Barrow, dans le nord de l’Alaska, était plus importante qu’au début de ses mesures.

Après la chute des feuilles à l’automne, la couche de feuilles mortes et d’autres matières végétales se décompose tout au long de l’hiver grâce à l’action des microbes. Au cours de cette décomposition, les microbes respirent et produisent du CO2, contribuant ainsi à l’élévation du niveau de CO2 atmosphérique. C’est pourquoi le CO2 dans l’atmosphère augmente régulièrement au cours de l’hiver.

Au printemps, les feuilles font leur réapparition sur les arbres et la photosynthèse s’intensifie considérablement, ce qui entraîne une diminution du CO2 dans l’atmosphère. Ce décalage entre les mois d’automne et d’hiver, entre le printemps et l’été, résulte en un schéma en dents de scie sur la courbe de Keeling. Chaque année, on observe une diminution du CO2 pendant les mois de photosynthèse des plantes terrestres et une augmentation du CO2 les mois sans quantités de photosynthèse et avec une décomposition significative.

Le mois de mai marque le tournant entre les décompositions qui ont lieu pendant les mois d’hiver et l’épanouissement de la photosynthèse qui survient avec le retour des feuilles aux arbres au printemps. Les mesures du CO2 effectuées dans le monde reflètent ce schéma de concentration maximale de CO2 à chaque mois de mai, quel que soit le niveau de ce pic de dioxyde de carbone.

Quand on est au printemps et en été dans l’hémisphère nord, on se trouve en automne et en hiver dans l’hémisphère sud. On peut se demander pourquoi les épisodes de photosynthèse ne s’annulent pas. D’une part, le mélange entre les hémisphères est trop lent pour provoquer une interaction significative entre leurs deux cycles. Il faut environ un an pour que l’air se mélange entre les hémisphères nord et sud. Le mélange dans chaque hémisphère, au contraire, ne dure que quelques semaines à quelques mois. C’est pourquoi un cycle similaire est observé dans toutes les stations d’observation de la Scripps Institution de l’hémisphère Nord, quelle que soit leur latitude. En outre, l’hémisphère nord compte beaucoup plus de terres, en particulier avec les vastes étendues forestières de Sibérie, alors que l’hémisphère sud est essentiellement occupé par l’océan. Toutefois, en raison de la lenteur du brassage, même s’il y avait autant de terres dans l’hémisphère sud que dans son homologue du nord, le cycle de la courbe de Keeling sur le Mauna Loa à Hawaii ne serait pas très différent.

Pour terminer, alors que la photosynthèse dans l’océan est également extrêmement importante pour la chimie de l’atmosphère, cette photosynthèse marine n’influe pas sur le pic annuel de CO2 atmosphérique car peu de ce CO2 est rejeté dans l’atmosphère.

Cela ne signifie pas que tout le pic de CO2 visible sur la courbe de Keeling dépend uniquement de la Sibérie. Bien que la Sibérie soit importante car elle abrite la plus grande superficie de forêts boréales et tempérées qui régissent le cycle saisonnier, les échanges de dioxyde de carbone en Amérique du Nord jouent également un rôle très important dans le cycle de CO2 mesuré sur le Mauna Loa.
Source: Scripps Institution of Oceanography.

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Seeing the Keeling Curve, several visitors of my blog have asked me why the curve fluctuates. The answer is quite simple: The amount of CO2 in the atmosphere varies over the course of a year. As a result, plants take more CO2 out of the atmosphere during the warm months when they are growing the most. This can lead to noticeably lower CO2 concentrations in the atmosphere.

Because photosynthetic activity is the cause of seasonal CO2 swings, regions with more plants will experience larger fluctuations. By the early 1990s, Keeling had noticed that the seasonal CO2 fluctuation at Barrow in northern Alaska was larger than when he started his measurements.

After the leaves on the trees drop in autumn, the leaf litter and other dead plant material break down throughout the winter thanks to the hard work of microbes.  During this decomposition, microbes respire and produce CO2, contributing to atmospheric CO2 levels in the process.  Thus over the course of the winter, there is a steady increase in CO2 in the atmosphere.

In the spring, leaves return to the trees and photosynthesis increases dramatically, drawing down the CO2 in the atmosphere.  This shift between autumn and winter months to the spring and summer results in the sawtooth pattern of the Keeling Curve measurement of atmospheric CO2 such that every year there is a decline in CO2 during months of terrestrial plant photosynthesis and an increase in CO2 in months without large amounts of photosynthesis and with significant decomposition.

May is the turning point between all the decomposition throughout the winter months and the burst of photosynthesis that occurs with the return of leaves to the trees in spring. CO2 measurements all over the globe reflect this pattern of peak CO2 concentration occurring each May, regardless of the level of that peak.

While it is spring and summer in the Northern Hemisphere, it is autumn and winter in the Southern Hemisphere. We may wonder why these signals of photosynthesis and respiration do not cancel one another out.  For one thing, the mixing between the hemispheres is too slow to cause much interaction between their two cycles.   It takes roughly a year for the air to mix between the Northern and Southern hemispheres.   The mixing within each hemisphere, in contrast is only weeks to months.  This is why a similar cycle is seen at all our Northern Hemisphere observing stations regardless of their latitude. Besides, there is a much larger amount of land in the Northern Hemisphere, particularly with huge forested areas in Siberia, while the Southern Hemisphere is dominated by ocean, but because of the slow mixing, even if there were as much land in the south, the Keeling Curve cycle on Hawaii Mauna Loa would not look very different.

At last, while photosynthesis in the ocean is also extremely important to atmospheric chemistry, this marine photosynthesis does not drive the annual peak in atmospheric CO2 because little of the CO2 goes into the atmosphere.

This does not mean that the entire peak depends on Siberia alone.  While Siberia is important because it is home to the largest area of boreal and temperate forests that drive the seasonal cycle, carbon dioxide exchange over North America is also very important to the cycle measured at Mauna Loa.

Source : Scripps Institution of Oceanography.

Vue d’ensemble de la Courbe de Keeling

(Source : Scripps Institution)