Bannière Cookies

En poursuivant votre navigation sur ce site, vous acceptez l’utilisation de cookies pour réaliser des statistiques de visites.

Environnement

Comprendre et mieux appréhender les risques climatiques

Cahier spécial Sciences & Avenir

En savoir plus

Tempêtes, inondations, ouragans, sécheresses, menaces sur la biodiversité, invasions d’espèces nuisibles… Les risques climatiques sont nombreux et préoccupants. Comment mieux les anticiper pour mieux s’en protéger? La science apporte des réponses. Six portraits de chercheuses et chercheurs, soutenus par le Fonds AXA pour la Recherche, engagés autour de la Conférence de Paris sur le Climat/COP21.

Trop de tornades en Europe ?

La fréquence et la violence des tornades et des tempêtes sont sous-estimées en Europe, malgré les pertes humaines et économiques engendrées. Pour y remédier, Bogdan Antonescu veut comprendre comment, quand et où surviennent ces évènements climatiques.

Enfant, dans les rues de Bucarest, en Roumanie, Bogdan Antonescu mesurait la vitesse du vent avec sa petite station météorologique. Un jouet prémonitoire ? Vingtcinq ans plus tard, le chercheur se consacre à l’étude des évènements climatiques violents : grands vents, foudre, tempêtes, tornades. « Le risque de tornades est complètement sous-estimé en Europe », clame le physicien. Voilà cinq ans qu’il a rejoint le Centre pour la science atmosphérique de l’université de Manchester, au Royaume-Uni, pour se consacrer à leur étude. Auparavant, il a participé au développement de la climatologie en Roumanie, avec une thèse portant sur les éclairs et la foudre. Difficile de croire qu’on ignore tout ou presque des tempêtes sur le vieux continent. « Aux Etats-Unis, le suivi des cyclones et des tornades est bien organisé. Il y a de nombreux correspondants et une bonne base de données, constate Bogdan Antonescu. Mais en Europe, nous n’avons rien de tout cela. Nous ignorons tout de la situation actuelle. » Le changement climatique en cours va-t-il augmenter la fréquence ou la violence des évènements ? En l’état actuel des connaissances, « les réponses restent spéculatives », affirme le chercheur. Premier objectif : dresser l’inventaire des connaissances européennes sur les tornades. Où et quand ont-elles déjà frappé ? Pour répondre, Bogdan Antonescu a fouillé pendant deux ans la littérature scientifique, les documents historiques et les revues d’amateurs publiés depuis deux siècles. « Je voulais cartographier le risque. » La partie centrale de l’Europe est la plus touchée. L’Allemagne, le nord-est de la France, le nord de l’Italie, le sud-est du Royaume-Uni . « L’Europe centrale est une région qui présente aussi une forte densité de population », ajoute le scientifique. Il y a donc davantage d’observateurs, qui rapportent davantage d’évènements. « Mais j’ai construit un modèle statistique qui permet de corriger ce biais. » Surtout, les risques de pertes économiques et humaines sont importants. Et les villes vont continuer de grossir. Pourquoi y a-t-il plus de tornades dans ces régions ? Quels facteurs influencent leur formation ? En attendant de pouvoir répondre,Bogdan Antonescu milite pour le partage de données. Il salue la naissance, en 2006, de l’European Severe Storms Laboratory et invite chacun à participer, via le site web de l’organisme. « Vous devez y contribuer ! Partagez vos données ! », insiste-t-il. A l’avenir, il souhaite construire un vaste réseau d’observateurs à travers l’Europe, toutes disciplines confondues. Il compte notamment approfondir sa compréhension des tornades survenues au 19e siècle, en collaboration avec une historienne. Jules Verne, l’auteur qui a marqué toute son enfance, ne renierait pas cet héritage.

« La COP21 est un bon moment pour alerter les nombreux acteurs sur les risques liés aux tempêtes et aux tornades. Ils sont sous-estimés en Europe. Pour comprendre le changement climatique, recherche et collaboration sont essentielles. Partageons nos données ! »

Les envahisseurs, principale menace sur la biodiversité ?

A la faveur du changement climatique, certaines espèces gagnent de nouveaux territoires. Elles peuvent alors menacer la survie des espèces endémiques. Pour protéger la biodiversité, Céline Bellard veut connaître les caractéristiques de ces envahisseurs.

Originaire d’Asie du sud-est, le moustique tigre gagne du terrain. Après s’être implanté dans le sud de l’Hexagone, il a été vu en Ile de France, même en Alsace ! Pour l’Union internationale pour la conservation de la nature, l’insecte compte parmi les cent espèces les plus invasives au monde. De nombreux observateurs accusent le réchauffement climatique. « La distribution géographique des espèces peut être limitée par des facteurs climatiques, explique Céline Bellard, post-doctorante au Centre pour la biodiversité et l’environnement de l’University College of London. Une température trop froide l’hiver peut s’opposer à leur installation. Mais les espèces invasives ont souvent une tolérance climatique plus large. Du fait de l’augmentation de température, elles parviennent à s’implanter sur de nouveaux territoires. » Passionnée de macro-écologie, la jeune chercheuse compile nombre de données sur l’ensemble des espèces invasives. Un travail de fourmi. Mais rien qui n’effraie cette musicienne. Les longues heures passées depuis son enfance à apprivoiser l’alto, ce cousin du violon à la voix de ténor, lui ont appris rigueur et méthodologie. « Ainsi que la créativité nécessaire à la recherche scientifique », ajoute-telle. Avec ses collègues, elle a montré que les espèces invasives constituent la deuxième cause d’extinction des vertébrés. Pour les amphibiens, les mammifères et les reptiles, c’est la première. Mais la menace varie en fonction des continents. « L’Europe, les Etats-Unis, l’Australie sont des régions qui reçoivent beaucoup d’espèces invasives. Pourtant, le nombre d’espèces menacées par ces invasions est nettement plus important en Amérique du sud, en Indonésie ou en Asie. » La seule présence d’une espèce invasive ne suffit donc pas. « Pour connaître l’impact d’une espèce, d’autres facteurs sont à étudier, comme la richesse spécifique des habitats ou la capacité d’adaptation des espèces natives. » Les « envahisseurs » se caractérisent par un taux de reproduction élevé ou un temps de génération court. La pression de sélection leur est alors favorable. Ils s’adaptent rapidement à un nouvel environnement dans lequel ils peuvent s’établir. « J’aimerais prendre en compte l’ensemble des plantes et des animaux, comparer leurs traits et voir à quel niveau d’invasion chacun d’entre eux est associé », envisage la biologiste. Combinées aux prévisions liées au changement climatique, ces données permettront d’informer les décideurs. Ces derniers sauront-ils limiter l’impact de la pire des espèces invasives ? « Les cinq plus grandes menaces pour la biodiversité - perte d’habitat, espèces invasives, pollution, surexploitation des espèces due à la chasse et la pêche, changement climatique - sont toutes liées à l’homme. Mais peut-être parviendrons-nous à rétablir un équilibre », concède Céline Bellard, résolument optimiste.

« J’espère que la COP21 sera plus utile que les précédentes versions de cette conférence. Malheureusement, les engagements pris le sont souvent a minima et il y a très peu de contraintes pour les faire respecter. Cela ne donne pas une impression ambitieuse de réussite. Mais j’espère me tromper et être surprise ! »

Les villes, ces dévoreuses d’énergie

Face au changement climatique, les solutions pour la planète ne sont pas toutes technologiques. Certaines relèvent davantage de transformations sociales. La juriste Magali Dreyfus étudie l’arsenal législatif développé par des cités hyperconsommatrices.

C’est beau une ville la nuit. Mais les zones urbaines, en perpétuel mouvement, sont très énergivores. Face au changement climatique, comment envisagent- elles de réduire leur facture énergétique ? Pour répondre, Magali Dreyfus, du Centre d’études et de recherches administratives, politiques et sociales (Ceraps, unité mixte de l’université de Lille 2 et du CNRS) a presque fait le tour du monde. Paris, Tokyo, Delhi, Phnom Penh. Comment ces villes très différentes s’adaptent-elles ? En toile de fond, la chercheuse s’intéresse à la « gouvernance multiniveaux ». Comment les normes supranationales affectent-elles les normes locales ? « Par exemple, Delhi a profité du système de mécanisme de développement propre institué par le Protocole de Kyoto, explique la juriste. Elle a ainsi obtenu des financements étrangers pour la modernisation du métro. En améliorant son système de transports publics, la mégapole indienne a pu pour un temps réduire son niveau d’émission de polluants atmosphériques et de gaz à effet de serre. » Paris et Tokyo visent des objectifs bien différents. Sur la scène internationale, ces cités aspirent à montrer l’exemple. « Les maires s’engagent, essaient d’innover », commente Magali Dreyfus. Tokyo a par exemple mis en place un marché de permis carbone à l’échelle de la ville. « Il s’agit d’une innovation légale concernant les gratte-ciel, détaille-t-elle. Ils consomment énormément d’énergie et émettent autant de gaz à effet de serre. » Les occupants ont été invités à rapporter leurs niveaux de consommation. En fonction des déclarations, le gouvernement préfectoral leur a accordé, sous forme de crédits, le droit d’émettre des gaz à effet de serre. « Si un occupant émet au-delà de ses crédits, il peut en acheter à un autre participant. Il y a donc une incitation financière : en émettant moins, on peut revendre ses crédits. Les résultats sont très positifs : 90% des participants ont réduit leurs émissions. » Globalement, les villes des pays pauvres optent pour une stratégie d’adaptation, qui tient compte des impacts du changement climatique. Celles des pays industrialisés adhèrent plutôt à une stratégie d’atténuation, qui veut réduire les émissions de gaz à effet de serre. « L’adaptation relève souvent d’un processus social, note Magali Dreyfus. L’atténuation repose d’avantage sur des innovations technologiques. Mais les solutions pour la planète peuvent aussi se trouver dans les comportements individuels. » Depuis deux ans, la chercheuse est devenue végétarienne. Un choix largement influencé par ses travaux. « Quand on est informé sur les questions d’environnement, c’est difficile de faire autrement. » Mais l’infatigable voyageuse - elle a vécu à Paris, à Florence, en Autriche et au Japon - culpabilise lorsqu’elle prend l’avion. Pour compenser, elle s’est muée en cycliste passionnée.

« La COP21 est une étape importante, mais pas suffisante. C’est surtout une affaire diplomatique, une négociation entre états. Pour mener une action efficace, il faut agir à tous les niveaux. On ne peut pas se contenter d’attendre une réponse au plus haut niveau. »

Traquer le méthane dans la forêt vierge

La déforestation intense menée dans l’île de Bornéo provoque des incendies ravageurs. Vincent Gauci en étudie les effets sur les cycles naturels du carbone et du méthane, pour limiter le réchauffement climatique et protéger cet immense réservoir de biodiversité.

Quels sont les points communs entre les différents écosystèmes ? Comment ces biotopes interagissent-ils avec l’atmosphère ? Comment les activités humaines influencent-elles les émissions de gaz à effet de serre ? Pour Vincent Gauci, plusieurs réponses à ces questions se cachent au coeur de la forêt vierge de Bornéo. Dévastée par la déforestation conduite au profit de l’exploitation de l’huile de palme, cette grande île du sud-est asiatique abrite encore quelques îlots de forêt primaire. A 42 ans, le chercheur dirige le groupe Biogéochimie de la Terre et des écosystèmes au département environnement de l’université ouverte de Milton Keynes, à quelques encablures de Londres. Avec ses étudiants, il veut comprendre le fonctionnement des cycles naturels du carbone et du méthane. Naturellement érigées sur de très anciennes tourbières, un milieu humide spécialement riche en carbone, les forêts primaires de Bornéo ont été réduites à peau de chagrin. A Kalimantan, dans la partie indonésienne de l’île, les ravages sont considérables. Privé de son couvert végétal, le sol a vu le niveau de son eau baisser. Les arbres n’y poussent plus. Les incendies s’y propagent à folle allure, larguant au passage quantité de carbone dans les airs. Profondément déstructurée, la tourbière ne retient plus son carbone. Dans les rivières, les émissions ont doublé suite à la déforestation. Pour comprendre l’ensemble du système, l’équipe de Vincent Gauci travaille aussi dans le nord de l’île, à Brunei, où subsistent des zones de forêt primaire. Les chercheurs mesurent les niveaux d’émission de méthane (CH4), un gaz dont l’effet de serre est 20 fois plus puissant que celui imputable au dioxyde de carbone (CO2). Surprise : les grands arbres sont les plus gros émetteurs. « Pour éviter des dégâts supplémentaires sur le climat, nous devons limiter nos émissions de gaz dus aux usines, aux voitures, aux troupeaux ou aux rizières, mais nous devons aussi comprendre comment nos activités affectent les émissions de gaz provenant des milieux naturels, explique le chercheur. A court terme, ces connaissances permettront aussi de réduire les pertes humaines et économiques dues aux incendies, eux-mêmes exacerbés par la déforestation. » En attendant, Vincent Gauci agit au quotidien. Et pas seulement dans son laboratoire. Biberonné aux livres du commandant Cousteau par une grand-mère française, cet amoureux de la nature profite de son temps libre pour jardiner. Objectif : se relaxer et, accessoirement, nourrir sa famille de légumes biologiques et locaux. Mais pas question d’alimenter son potager anglais avec du terreau à base de tourbe ! Ce dernier provient de milieux dont le chercheur ne connaît que trop bien l’immense fragilité.

« En modifiant notre usage des sols et des forêts, nous pouvons limiter l’impact de nos activités sur le réchauffement climatique. C’est irréfutable. J’espère que cette formidable option pèsera sur les négociations menées dans le cadre de la COP21. »

La guerre de l’eau n’aura pas lieu

Devenue cruciale, la gestion des ressources en eau implique nombres d’acteurs. Parfois, leurs usages entrent en conflit. Avec des méthodologies propres, Luciano Raso propose une gestion opérationnelle et optimale de cet « or bleu ».

Faut-il protéger Paris des risques d’une grande crue, au risque d’assécher les circuits d’eau nécessaires au fonctionnement de la centrale nucléaire en aval ? Ou faut-il préserver l’arrivée d’eau à la centrale, mais peut-être inonder la capitale ? Les réponses à ce dilemme appartiennent aux décideurs. La science, elle, peut aider à trancher. « La gestion des ressources en eau nous concerne tous. Elle est précieuse pour la faune, pour l’eau potable, la production hydroélectrique, l’agriculture, la navigation, l’environnement etc. Mais ces usages entrent parfois en compétition. En plus, la quantité d’eau disponible n’est jamais certaine », explique Luciano Raso, post-doctorant à l’Institut national de recherche en sciences et technologies pour l’environnement et l’agriculture (Irstea), à Montpellier. Avec une méthodologie propre à l’hydrologie stochastique, c’est-à-dire qui tient compte des incertitudes statistiques, le chercheur s’intéresse à la gestion opérationnelle des barrages. Objectif : « améliorer la gestion pour toutes les parties intéressées ». Ce qui, au passage, réduit les conflits d’usage. Sur la Seine, en amont de Paris, quatre barrages construits au cours du siècle dernier permettent de gérer la quantité d’eau du fleuve. « L’hiver, il faut protéger les villes contre les crues. L’été, il faut prévenir la sécheresse ». Les possibilités offertes par la Seine sont un peu limitées. Avec des infrastructures déjà bien organisées, le champ de manoeuvre est mince. Mais avec ses collègues, Luciano Raso a montré que les méthodes de gestion avancée améliorent la situation. En Afrique de l’Ouest, le fleuve Sénégal éveille davantage l’intérêt scientifique de l’Italien. Prenant sa source en Guinée, ce fleuve traverse la Mali, la Mauritanie et termine sa course dans le pays éponyme. « En Europe, l’eau est liée au concept de protection, souligne le chercheur. En Afrique, elle est liée au développement. Celle du fleuve Sénégal sert à la production hydroélectrique et à l’irrigation des terres agricoles. Ce sont des enjeux fondamentaux pour le développement durable des pays de cette région. La recherche peut aider les décideurs locaux à mieux comprendre les effets des leur décisions. » Ainsi, l’ingénierie environnementale trouve-t-elle sa place au coeur de la société. D’ailleurs, le chercheur se passionne aussi pour les sciences sociales. Il envisage même de suivre des cours de droit. « Cette discipline est la codification des relations entre les différentes parties prenantes d’une société pour mieux gérer les conflits », explique-t-il. « On entend souvent parler d’une hypothétique guerre de l’eau, répond-il. Mais historiquement, la gestion de l’eau a produit plus de coopération et d’accords entre les pays que de guerres ! »

« La COP21 me donne peu d’espoir. Les questions environnementales croisent des enjeux géopolitiques. En ne trouvant pas d’accord, les nations industrielles pourront continuer de polluer la planète, en dépit des effets sur les nations pauvres. Mais les décisions politiques influencent aussi les thématiques de recherche. Et sur ce dernier point, la conférence de la COP21 a donc de l’importance. »

Ecouter le chant des vagues géantes

Pour protéger les populations des risques de gigantesques vagues et d’inondations côtières, Emiliano Renzi travaille à la mise au point d’un système de détection. Ce dernier repose sur les propriétés acoustiques des vagues.

Sous l’eau, certains écoutent le chant des baleines. Plus original, Emiliano Renzi veut enregistrer le son des surcotes, ces vagues gigantesques provoquées par une brusque montée du niveau de la mer, capables d’engendrer des dégâts similaires à ceux causés par un petit tsunami. Les ondes acoustiques étant très rapides, le chercheur travaille à mettre au point un système de détection avancé pour alerter les populations avant l’arrivée de ces murs d’eau sur les côtes. Originaire de Rome et expatrié à Loughborough, dans le centre de l’Angleterre, où il vient de prendre un poste d’enseignant, Emiliano a découvert très tôt l’océan. Chaque été, ses parents l’y emmenaient. Plus tard, il se passionne pour les mathématiques. « J’ai réalisé que je pouvais utiliser les mathématiques pour comprendre le monde, raconte t-il. C’est magnifique de regarder les vagues depuis une plage. Mais je voulais comprendre comment elles se forment. » Comment elles interagissent, comment elles se transforment, comment elles avancent de l’océan vers la terre… « Pour produire une inondation côtière, il faut une combinaison de trois facteurs : une basse pression de l’air, du vent, la marée », poursuit le scientifique, très pédagogue. « Quand il y a une zone de basse pression au-dessus de l’océan, son niveau augmente un peu. Cela crée une sorte de dôme à la surface de l’eau. Le vent, qui transmet beaucoup d’énergie à la mer, pousse ce dôme d’eau vers les côtes. Il grossit de plus en plus. A marée haute, il peut provoquer une inondation, avec des dégâts majeurs. Les vagues peuvent détruire des maisons, tuer des gens. » En profondeur, sous le niveau de la mer, le phénomène s’accompagne d’ondes acoustiques. « Elles sont très rapides, précise le chercheur. Elles voyagent à 1500 mètres par seconde. » Elles se déplacent donc plus rapidement que les masses d’eau. En étudiant leurs caractéristiques, Emiliano Renzi espère développer un système de détection précoce. Pour ce faire, Emiliano Renzi utilisera des hydrophones. Accrochés aux stations offshores situées à mille mètres de profondeur, ces microphones imperméables enregistreront l’arrivée des ondes acoustiques. Combiné à un système d’alarme placé sur la côte, l’ensemble pourrait fournir un détecteur efficace. Quelques secondes d’avance sur les vagues géantes suffi raient à sauver des vies. A terme, le scientifique espère prédire les surcotes trente minutes à une heure avant qu’elles ne frappent la côte. D’ici la fin de l’année, il testera son modèle dans un immense bassin, à proximité de Rome, en Italie. « Ces ondes vont très vite. C’est difficile de les détecter et de les capturer dans un petit bassin. Rome possède l’un des plus grands du monde. Il mesure près de 150 mètres de long. » Avec un espoir : installer des détecteurs fonctionnels d’ici à quatre ou cinq ans.

« La COP21 est un évènement fondamental pour éveiller les consciences. Certaines personnes nient encore le changement climatique. Elles nous mettent en danger. Car les changements sont là. Et ils sont inquiétants. Il est temps pour chacun de prendre ses responsabilités. »

“Soutenir la recherche pour mieux protéger la société”

Né de la volonté de l’assureur, le Fonds AXA pour la Recherche s’engage auprès des scientifiques qui étudient les risques climatiques. Ulrike Decoene, sa toute nouvelle directrice, en présente les détails.

Pourquoi le Fonds AXA pour la Recherche s’est-il engagé sur le climat ?

Depuis plus de 30 ans, la prise de conscience de la gravité et de l’impact des risques climatiques a été largement le fait des chercheurs. Aujourd’hui ces risques sont au coeur des débats politiques et des négociations internationales, ce qui est une bonne chose. C’est également un sujet prioritaire pour le secteur de l’assurance, dont la mission est d’accompagner ses clients, individuels et entreprises, pour faire face et mieux se protéger des risques climatiques. Ces derniers engendrent chaque année au niveau mondial des pertes économiques que le secteur de la réassurance estime à 100 milliards d’euros, dont seuls 30 milliards sont assurés. Depuis la création du Fonds AXA pour la Recherche en 2007, nous avons soutenu une centaine de projets sur les risques climatiques. Notre objectif est d’y allouer 35 millions d’euros d’ici à 2018 en couvrant toute la diversité des problématiques liées au changement climatique : impact sur l’urbanisme, mouvements migratoires, conséquences pour la santé humaine, pour la biodiversité, etc.

Quel type de soutien proposez-vous aux chercheurs ?

Nous offrons différents formats de financement qui permettent de soutenir des chercheurs en début de carrière à travers des bourses de post-doctorat (130 000 euros sur deux ans) mais également d’établir des partenariats de longue durée avec des institutions d’excellence à travers les chaires AXA (entre 1,5 et 3 millions pour une durée pouvant aller de 5 à 30 ans). Nous avons aussi la possibilité de soutenir des chercheurs particulièrement prometteurs en milieu de carrière à travers les AXA Awards (250 000 euros sur 4 ans). Les résultats obtenus par les chercheurs leur appartiennent, c’est une garantie essentielle dans la relation que nous établissons avec eux. Au-delà du soutien financier, le Fonds AXA c’est aussi une communauté de chercheurs partageant la volonté de faire progresser la connaissance des risques au sein de la société. Nous leur offrons la possibilité de diffuser leur savoir à travers les médias, les réseaux sociaux ou encore d’intervenir auprès d’organismes internationaux tel l’UNISDR, le Bureau des Nations Unies pour la réduction des risques de catastrophes. Montrer ce que la science peut apporter à des mondes aussi différents que l’entreprise, les médias, l’école ou encore l’administration publique, c’est aussi cela notre rôle.

Comment sélectionnez-vous ces projets ?

Le Fonds a su se doter d’un processus de sélection robuste et transparent pour être reconnu et crédible vis-à-vis du monde académique. Après une phase de présélection rigoureuse, la décision finale revient à un conseil scientifique composé aux deux tiers de personnalités issues du monde académique et de dirigeants d’AXA. Nous évaluons de près l’excellence académique de l’institution d’accueil, son exposition internationale, sa capacité d’attraction et les conditions de travail qu’elle offre aux équipes de recherche. Concernant le chercheur lui-même, nous souhaitons soutenir les parcours internationaux qui traduisent une certaine capacité à prendre des risques. Enfin nous voulons soutenir des projets scientifiques innovants qui constituent une étape décisive pour la carrière du chercheur et pour le rayonnement de l’institution.

Source : Sciences & Avenir