Changement climatique : les scientifiques vérifient si les pollueurs respectent leurs engagements en matière de climat

Il y a six mois, le monde entier a vu les dirigeants mondiaux se réunir dans la ville écossaise de Glasgow et faire une série de promesses d'action pour lutter contre le changement climatique.

Les engagements qu'ils ont pris lors de cet événement parrainé par les Nations unies - réduire les émissions de gaz tels que le méthane, le charbon et d'autres émissions, ainsi que mettre fin à la déforestation - visaient à limiter le réchauffement climatique à 1,5 °C, ce qui est nécessaire pour protéger la planète.

À l'approche du prochain sommet, la COP27 qui se tiendra en novembre en Égypte, de nombreux experts et militants se demandent si des progrès ont été accomplis.

Comment savoir si les engagements pris pour réduire les émissions de gaz à effet de serre sont tenus ? Comment pouvons-nous "surveiller les pollueurs" ?

En combinant l'imagerie satellitaire et l'intelligence artificielle

"Le principal état de l'art en matière de surveillance des émissions consiste à demander aux émetteurs combien ils ont émis. La plupart des entreprises dans le monde choisissent de ne pas faire de rapport. En outre, il faut parfois dix ans pour obtenir les informations de certains pays, qui sont alors dépassées", explique Gavin McCormick.

M. McCormick est un scientifique et le cofondateur de Climate Trace, une coalition d'organisations à but non lucratif, d'universités et d'entreprises technologiques qui utilisent des satellites et d'autres technologies de télédétection pour suivre les émissions mondiales de gaz à effet de serre.

L'objectif est d'exploiter les données afin d'apporter plus de transparence aux rapports sur les émissions.

Depuis l'adoption de la convention des Nations unies sur le climat à Rio de Janeiro en 1992, 193 pays sont tenus de rendre compte de leurs émissions tous les deux ans aux Nations unies.

Ces rapports sont supervisés par le groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat, le GIEC. Mais certains scientifiques affirment que la procédure est parfois "lente, dépassée et imprécise".

"Nous savons depuis très longtemps que l'auto-déclaration ne fonctionne pas. Ce qui est nouveau, c'est qu'il est possible d'y remédier", déclare M. McCormick.

"Lorsque Barack Obama était président des États-Unis, le gouvernement américain a étudié un projet qui ferait le même travail que celui que nous faisons. À l'époque, l'estimation des coûts était de 43 milliards de dollars pour résoudre le problème. Depuis lors, la technologie s'est tellement améliorée qu'elle peut désormais être partagée avec un budget réaliste."

Soutenu par l'ancien vice-président américain Al Gore et avec un budget annuel déclaré d'environ 10 millions de dollars, Climate Trace a été lancé en 2019 pour accomplir cette tâche. Le groupe dit avoir créé un moyen plus rapide de faire des estimations en quasi temps réel à partir des activités humaines dans environ 210 pays.

Et ils combinent l'imagerie satellitaire et l'intelligence artificielle (IA) pour le faire.

"Nous utilisons de nombreux satellites, comme le Sentinel 2 de l'Agence spatiale européenne, qui prend périodiquement des photos de chaque point de la Terre. Ces images sont mises gratuitement à la disposition du public. Ce que Climate Trace a fait, c'est former des algorithmes d'IA pour les examiner et détecter celles qui correspondent à de très grandes sources de pollution", explique M. McCormick.

"Par exemple, une centrale électrique émettant un énorme nuage de vapeur, ou une usine fabriquant de l'acier à des centaines de degrés."

Une fois ces sites identifiés, il s'agit ensuite de calculer l'ampleur de l'émission.

"L'IA fonctionne en formant des algorithmes qui peuvent correspondre avec succès à ce que l'on appelle les données de "vérité terrain", principalement des capteurs d'émissions entretenus par des tiers réputés, physiquement situés juste à côté des principales sources d'émission", explique M. McCormick.

Il explique que les algorithmes d'IA additionnent ensuite ces mesures pour produire des estimations des principales sources d'émissions de gaz à effet de serre dans le monde, ainsi que le total pour chaque pays et secteur.

"Nous déployons beaucoup d'efforts pour nous assurer que nous n'avons aucun type de biais - c'est une entreprise majeure."

Transformer des données en ligne en estimations de CO2

Avec un budget plus faible, Carbon Monitor est un autre programme qui propose des mesures indépendantes sur les émissions, cette fois-ci à partir de données en ligne.

Le groupe est dirigé par un Américain, un Chinois et un Français, et a été créé à l'origine pour comprendre l'impact sur l'environnement de la perturbation massive des activités humaines causée par la pandémie de Covid-19.

"Nous collectons en ligne de nombreuses informations sur les activités humaines liées à la consommation et à la production d'énergie et nous traitons chaque jour ce flux de données pour en faire une estimation", explique Philippe Ciais, chercheur au Laboratoire des sciences du climat et de l'environnement, près de Paris.

Philippe Ciais est chercheur dans le domaine du climat depuis près de 30 ans. Lorsqu'il a commencé dans ce domaine, "il n'y avait qu'une poignée de chercheurs qui consacraient leur temps au cycle global du carbone. Aujourd'hui, ils sont des milliers dans le monde entier", dit-il.

Les scientifiques de Carbon Monitor expliquent que la disponibilité croissante de données d'activité régulièrement mises à jour leur permet de surveiller en permanence les émissions, réduisant ainsi le délai entre un moment de pollution et le moment où il est signalé.

"Nous publions nos estimations peut-être un mois après que les émissions se soient produites. L'objectif est de développer davantage de mesures en temps quasi réel, idéalement quotidiennes. Contrairement à la plupart des données annuelles sur les émissions de CO2 des différents pays et entreprises, nous nous basons sur les activités en cours", explique Steven Davis, professeur de science du système terrestre à l'université de Californie à Irvine.

L'ensemble de données de Carbon Monitor couvre ce qu'ils décrivent comme la "chaîne du carbone", qui comprend quatre secteurs : l'électricité, l'industrie, le transport et la consommation résidentielle.

"Nous nous appuyons sur des données concernant l'évolution du trafic dans différentes villes de chaque pays et nous utilisons ces informations pour estimer les changements dans la consommation d'essence et de diesel qui ont pu en résulter. C'est une approche très différente de celle qui consiste à demander à un pays quelle quantité de pétrole a été brûlée", explique M. Davis.

Des émissions sous-estimées

En analysant les données qu'ils ont commencé à recueillir alors qu'une grande partie du monde était obligée de rester chez elle, Climate Trace a constaté que certaines émissions étaient manifestement sous-estimées.

"La quantité d'émissions de méthane provenant de l'industrie [pétrolière et gazière] est considérablement plus élevée que ce qui a été officiellement déclaré. Nous avons trouvé un milliard de tonnes d'équivalent CO2 non déclarées et un autre milliard de tonnes qui avaient été déclarées, mais il y a très longtemps", explique M. McCormick.

"Nous avons également constaté que les modèles d'émissions changent. Par exemple, les émissions liées aux feux de forêt ont plus que doublé en Russie et aux États-Unis depuis 2015. Tout le monde pense que l'Amazonie est le lieu de la déforestation, mais ces deux pays émettent ensemble plus d'émissions dues aux incendies que le Brésil !" ajoute-t-il.

Selon Carbon Monitor, la pandémie de Covid a eu moins d'effet sur la consommation d'énergie - et les émissions - que ce à quoi on aurait pu s'attendre.

"Ce qui est surprenant, c'est que malgré tous ces confinements massifs, les émissions à la fin de 2020 n'étaient que de 5 à 6 % inférieures à celles de l'année précédente. Ce qui signifie que les humains ont une addiction au carbone et à l'énergie. Même lorsque nous restons à la maison, nous avons besoin d'énergie", explique M. Ciais.

"Plus que cela, la pandémie semble terminée et nous n'avons pas encore fait la transition vers un monde où les émissions diminuent rapidement, c'est surtout que nous sommes revenus au 'business as usual'."

Des inexactitudes de part et d'autre

Cependant, les scientifiques des deux groupes admettent que leurs propres chiffres ne peuvent pas être exacts à 100%.

"Il y a des inexactitudes et des deux côtés", admet M. Ciais.

"Nous avons fait un bon travail pour résoudre le problème qui consistait à tout déclarer soi-même. Nous n'avons pas encore fini de nous assurer que toutes les mesures sont aussi précises que nous le souhaiterions. Chaque jour, nous nous réveillons et nous nous disons que nous avons une précision de 72 % dans le secteur de l'acier, mais que nous pouvons atteindre 73 % cette semaine-là et la semaine prochaine", explique M. McCormick.

Alors que le monde entier est de plus en plus sensibilisé au changement climatique, Carbon Monitor et Climate Trace affirment qu'ils mettent leurs données gratuitement à la disposition du public en ligne afin que chacun puisse profiter d'un monde plus transparent.

"Notre plateforme existe parce qu'il y a tellement de technologies pour surveiller les émissions auxquelles les organisations individuelles avaient accès mais qui n'étaient pas partagées, et donc, en tant que scientifiques, nous faisons équipe pour les partager et rendre les émissions transparentes pour tout le monde", explique M. McCormick.

Mais comment le public peut-il être sûr que les informations mises à sa disposition par les scientifiques sont dignes de confiance ?

Climate Trace affirme que ses chercheurs adoptent un processus de validation interne pour valider les travaux des uns et des autres avant qu'ils ne soient examinés par des scientifiques externes, et plusieurs de leurs articles universitaires ont été examinés par des pairs.

Et le travail devient de plus en plus détaillé à mesure que les deux groupes développent et affinent leurs outils.

Le prochain projet de Carbon Monitor consiste à fournir des estimations par ville, par exemple, et à partir de l'automne prochain, "les gens ordinaires seront en mesure de savoir combien de pollution l'usine de leur ville leur cause à eux et à leur famille", explique M. McCormick de Climate Trace.

Mais tout le monde n'est pas encore convaincu.

La question est de savoir si les rapports correspondent

"De nombreux types de promesses ont été faites lors de la COP26. Il y a des promesses pour 2050 et d'autres pour 2030. Nous ne pouvons que suivre les progrès réalisés sur une longue période pour voir les véritables tendances", explique Diana Urge-Vorsatz, du GIEC.

Selon le professeur Urge-Vorsatz, les méthodes utilisées par ces scientifiques ne seront pas intégrées à la méthodologie du GIEC avant d'avoir été largement testées et acceptées par la communauté scientifique.

"La technologie progresse et il y a de plus en plus d'efforts pour cartographier les émissions", dit-elle. "Cependant, ce n'est pas parce que vous voyez un camion émettre une certaine quantité de CO2 qu'il est entièrement responsable de tout ce qu'il émet."

Elle explique cependant que pour les fuites de méthane, qui sont plus visibles par l'imagerie satellitaire, il y a plus de possibilités de comparaison et de vérification entre les données descendantes et les rapports nationaux ascendants.

"En tant que scientifique, je suis convaincue que dans quelques années, les données des satellites d'observation de la terre, l'apprentissage automatique et l'intelligence artificielle révolutionneront également les méthodes du GIEC. Une fois que ces techniques de surveillance seront reconnues scientifiquement comme suffisamment rigoureuses, elles seront intégrées à notre méthodologie", ajoute-t-elle.

"La question est plutôt de savoir si nos rapports et ceux soumis par les gouvernements et les entreprises correspondent ou non. Si ce n'est pas le cas, l'espoir est que les deux chiffres soient examinés de près et améliorés."

Mais toutes les parties s'accordent à dire que tout progrès dans notre capacité à mesurer précisément et rapidement les émissions sera d'une réelle utilité pratique pour les décideurs et les dirigeants, et même pour tous ceux qui espèrent demander des comptes aux pollueurs.

Comme le dit le Ciais, "on ne peut pas suivre un régime sans mesurer régulièrement son poids".