Enjeux de la transition écologique
Sophie Szopa
2h41min15
- Sciences de la vie et de la nature
215 pages. Temps de lecture estimé 2h41min.
Cet ouvrage, aux nombreuses illustrations, donne une vision transversale des changements environnementaux d’échelle mondiale que connaît notre planète aux limites finies. Son objectif est, en particulier, de faire comprendre les mécanismes et conséquences du réchauffement climatique et de l’érosion de la biodiversité ainsi que leurs relations avec nos modes de vie et de consommation.Pour l’essentiel, il reprend l’un des premiers enseignements numériques dispensé à grande échelle en 2020 sur les « Enjeux de la transition écologique » auprès de plusieurs milliers d’étudiants de licence de toutes disciplines de l’Université Paris-Saclay.À l’instar de ce cours, cet ouvrage s’articule en quatre parties. Partant d’une perspective historique des évolutions du climat et de la biodiversité, les trois premières parties montrent l’impact grandissant de l’humanité sur les flux d’énergie et de matière de la planète et sur les trajectoires évolutives du vivant. Cet impact conditionne en retour la survie de nos sociétés et du monde tel que nous le connaissons.La quatrième et dernière partie de cet ouvrage offre un cadre de réflexions pour une transition vers un développement soutenable. Cette transition peut être une opportunité pour repenser nos façons de produire, de travailler, de consommer, de nous déplacer, tout en visant l’équité sociale pour un « bien vivre ensemble » partagé sur la planète.Pour répondre à l’objectif de transversalité de l’ouvrage, plus de quarante enseignant(e)s-chercheurs(euses) et chercheurs(euses) d’horizons différents y ont contribué, mêlant savoirs des sciences de la nature aux sciences humaines et sociales en passant par le droit, l’économie, la gestion, l’agronomie et la médecine.Les auteurs...................................................................................................................... IIIRemerciements.............................................................................................................. XIXIntroduction générale................................................................................................... XXIPartie ICauses anthropiques des changements globaux : évolution de la place des humains dans la nature – le système Terre, un système aux ressources finiesChapitre 1Système Terre, sociétés humaines et environnement1.1. Une histoire du climat avant les Humains – G. Ramstein................................ 31.2. Interactions Humains climat au cours de l’Histoire – G. Ramstein................ 71.3. Interactions Humains biodiversité : une perspective historique – J.Lecomte.............................. 141.4. Technologie, gouvernance et développement : une réflexion sur les rapports des sociétés occidentales avec l’environnement – J.P. Vanderlinden....... 171.4.1. Interrelations entre les concepts de développement, de technologie et de gouvernance............................. 171.4.2. Un avatar du concept de développement : l’hégémonie fordiste..... 201.5. La part du Droit dans les causes anthropiques des changements globaux – A. Farinetti........................................... 231.5.1. La souveraineté étatique comme cause des changements globaux.............................................................. 241.5.2. Des libertés fondamentales comme causes des changements globaux.......................................................... 271.6. Économie et environnement – J.Ch. Bureau et H. Levrel................................. 291.6.1. Propriété et biens communs................................................................... 291.6.2. Les institutions........................................................................................... 311.6.3. Les défaillances de marché...................................................................... 321.6.4. L’actualisation............................................................................................. 321.6.5. Quelques illustrations concrètes............................................................ 33Chapitre 2 Énergies et pollutions2.1. Production et consommation d’énergie : la domination des énergies fossiles – C. Even et G. Roux........................ 372.1.1. L’énergie en physique............................................................................... 372.1.2. Chaîne de production de l’énergie : l’exemple de la voiture............... 382.1.3. Chaîne de production de l’énergie : généralisation............................. 402.1.4. Consommation d’énergie : échelle individuelle..................................... 412.1.5. Consommation d’énergie : échelle mondiale........................................ 432.1.6. Domination des énergies fossiles........................................................... 452.1.7. Énergie et économie................................................................................. 462.2. Le pétrole, enjeux économiques et environnementaux – F. Lantz................ 472.2.1. Le pétrole, ses usages et ses enjeux..................................................... 472.2.2. La production de pétrole.......................................................................... 482.2.3. Les réserves de pétrole............................................................................ 492.2.4. La transformation du pétrole et les produits finis............................... 492.2.5. Les ressources non conventionnelles.................................................... 502.2.6. Les enjeux environnementaux................................................................. 512.2.7. Conclusion.................................................................................................. 522.3. Pollution atmosphérique – J.-E. Petit et S. Szopa............................................ 522.3.1. Les enjeux liés à la pollution atmosphérique........................................ 522.3.2. Les polluants atmosphériques et leurs sources.................................. 532.3.3. Influence des polluants sur le climat...................................................... 552.4. Pollution de l’eau – Y. Lévi...................................................................................... 582.4.1. De quelles eaux parlons-nous ?............................................................... 582.4.2. De quelle pollution parlons-nous ?.......................................................... 602.4.3. De quels effets et de quels risques parlons-nous ?............................. 622.4.4. Savons-nous analyser ces contaminations ?........................................ 642.4.5. Comment sont traitées les eaux d’égout avant de les rejeter dans le milieu naturel ?...................... 642.4.6. Existe-t-il une réglementation ?.............................................................. 662.4.7. Conclusion.................................................................................................. 662.5. Occupation et pollution des sols – J.Ch. Bureau.............................................. 672.5.1. Diversité des sols....................................................................................... 672.5.2. Les surfaces agricoles et forestières.................................................... 672.5.3. L’érosion des sols....................................................................................... 702.5.4. La pollution des sols.................................................................................. 712.6. Échanges de carbone dans les sols – Ch. Hatté.............................................. 722.6.1. Cycle du carbone et activités humaines............................................... 722.6.2. Stockage du carbone dans les sols........................................................ 732.6.3. Comment augmenter le stockage du carbone dans les sols ?.......... 752.6.4. Retour sur les modèles de carbone dans les sols................................ 77Chapitre 3 Empreinte écologique et démographie3.1. Une introduction à la comptabilité environnementale : l’empreinte écologique – C. Even et G. Roux.................. 813.1.1. La « naissance » du développement durable......................................... 813.1.2. Qu’est-ce que l’empreinte écologique plus précisément ?................ 833.1.3. Comment calculer l’empreinte écologique ?......................................... 853.1.4. Calcul de l’empreinte carbone................................................................. 883.1.5. Déficit écologique mondial....................................................................... 893.1.6. Limites de l’analyse basée sur l’empreinte écologique....................... 923.1.7. En guise de conclusion ?........................................................................... 923.2. Combien serons-nous en 2050 ? – J. Treiner et G. Roux.................................. 933.2.1. Combien avons-nous été dans le passé ?............................................. 933.2.2. La transition démographique.................................................................. 953.2.3. Et après la transition démographique ?................................................. 973.2.4. La pyramide des âges............................................................................... 983.2.5. Le « Jeu de la population »........................................................................ 1003.2.6. Comment ça marche ?............................................................................... 1023.2.7. Pour conclure ?........................................................................................... 1043.2.8. Annexe 1 : l’espérance de vie.................................................................... 1053.2.9. Annexe 2 : Questions à propos du contrôle des populations et des migrations...................................................... 106Partie II Érosion de la biodiversitéChapitre 4 Les différentes facettes de la biodiversité4.1. Qu’est-ce que la biodiversité ? – J. Lecomte et P.-H. Gouyon......................... 1114.1.1. Petit historique et définitions – J. Lecomte.......................................... 1114.1.2. Une dynamique plutôt qu’un état – P.-H. Gouyon................................ 1154.2. La biodiversité du point de vue de sa préservation – J. Lecomte................. 1174.3. Lien entre biodiversité et fonctionnement des écosystèmes : l’exemple des forêts – N. Delpierre............................... 1204.4. Les éthiques environnementales – C. Larrère.................................................. 1254.5. Les services écosystémiques : nouvelle métaphore instrumentale des relations Humains-Nature – A. Vallet...................... 127Chapitre 5 Les menaces sur la biodiversité5.1. Changements d’usage des terres et des mers – H. Levrel............................. 1335.1.1. Évolution de l’usage des sols au cours de l’Histoire............................ 1335.1.2. La révolution verte et l’usage hyper-intensif des sols........................ 1355.1.3. L’usage des mers, pêche extensive et aquaculture............................ 1375.1.4. Changements récents dans les usages des terres et des mers...... 1385.2. La surexploitation des ressources naturelles – E. Baudry.............................. 1395.2.1. Définition de la surexploitation............................................................... 1405.2.2. Conséquences directes de la surexploitation : l’exemple de la pêche à la morue au large de terre-neuve...... 1405.2.3. Conséquences directes et indirectes de la surexploitation des ressources, l’exemple de l’Île de Pâques........................ 1415.2.4. Prélever de façon durable........................................................................ 1435.3. Le changement climatique – P. Leadley.............................................................. 1435.3.1. Impacts du réchauffement climatique sur les écosystèmes marins................................................... 1445.3.2. Impacts du réchauffement climatique sur les écosystèmes terrestres................................................... 1455.3.3. Impacts du réchauffement climatique sur les écosystèmes d’eau douce........................................................... 1475.4. Impacts des pollutions sur la biodiversité – C. Mougin................................... 1485.4.1. La pollution lumineuse............................................................................... 1495.4.2. La pollution chimique................................................................................. 1505.4.3. Conclusions................................................................................................ 1525.5. Espèces exotiques envahissantes – E. Bonnaud et C. Bellard....................... 1525.5.1. Processus d’introduction d’une espèce exotique............................... 1525.5.2. Conditions pour qu’une espèce exotique introduite devienne envahissante..................................................................... 1545.5.3. Les invasions biologiques......................................................................... 1555.5.4. L’exemple de la Perche du Nil................................................................... 1565.6. Dynamique des populations à faible effectif – E. Bonnaud et F. Courchamp................................................................... 1585.6.1. Conditions conduisant à la rareté d’une espèce................................. 1585.6.2. Difficultés rencontrées par une espèce rare........................................ 1595.6.3. Croissance de populations à « densité-dépendance négative »....... 1605.6.4. Croissance de populations à « densité-dépendance positive »........ 1605.6.5. Exemples d’espèces chez lesquelles a été observé l’effet Allee....... 1615.6.6. Surexploitation et effet Allee Anthropogénique.................................. 1635.7. Les mécanismes d’homogénéisation en cours – F. Chiron.............................. 1645.7.1. Origine et définitions................................................................................ 1645.7.2. Causes, mécanismes et conséquences................................................ 166Chapitre 6 Suivi de la biodiversité, scénarios pour l’avenir, relations entre climat et biodiversité6.1. Les outils et dispositifs d’observation de la biodiversité : l’apport des sciences participatives – F. Chiron...................... 1716.1.1. Le nouvel essor des sciences participatives en écologie................... 1726.1.2. Des programmes et des processus collaboratifs entre scientifiques et citoyens.................................... 1736.1.3. Un exemple de programme de sciences participatives...................... 1746.2. Scénarios et modèles d’évolution de la biodiversité – P. Leadley.................. 1756.2.1. Contexte général des scénarios et modèles........................................ 1756.2.2. Modèle de « niche » – Application au chêne sessile............................. 1766.2.3. Exploitation des grandes bases de données........................................ 1786.2.4. Conclusions................................................................................................ 1806.3. Les synergies et antagonismes climat et biodiversité – P. Leadley.............. 1806.3.1. Les impacts du changement climatique sur la biodiversité............... 1816.3.2. Impact des mesures d’adaptation et d’atténuation du réchauffement climatique sur la biodiversité.................... 1826.3.3. Solutions fondées sur la nature.............................................................. 1826.3.4. Actions sur les causes communes du changement climatique et de la perte de biodiversité......................................... 1836.3.5. Conclusion.................................................................................................. 1846.4. Comment les arbres répondent aux changements saisonniers ? – N. Delpierre.................................. 1856.4.1. Les effets du réchauffement climatique sur la feuillaison des arbres............................................... 1856.4.2. Adaptation des arbres au réchauffement climatique ?....................... 1876.5. « Mesurer le souffle » des écosystèmes – N. Delpierre.................................... 1896.5.1. Bilan carbone des forêts.......................................................................... 1896.5.2. Mesure du « souffle » d’un écosystème forestier................................. 1906.5.3. Importance des écosystèmes forestiers face au changement climatique.......................................................... 192Partie III Le changement climatiqueChapitre 7 Le système climatique7.1. Les composantes du système climatique et leurs interactions,les forçages naturels et anthropiques – M. Delmotte..................................... 1977.1.1. Les composantes du système climatique............................................. 1977.1.2. Les forçages climatiques et la composition de l’atmosphère............ 2007.1.3. La notion d’effet de serre au premier ordre.......................................... 2017.2. Bilan radiatif, effet de serre et gaz à effet de serre – F. Raffin et M. Saunois...................................................................... 2027.2.1. Le bilan radiatif de la Terre....................................................................... 2027.2.2. L’effet de serre additionnel lié aux activités humaines....................... 2047.3. Les émissions de gaz à effet de serre par secteur et par région – M. Saunois............................................................................ 2067.4. De quelles façons notre gestion des écosystèmes terrestrescontribue-t-elle au changement climatique ? – N. de Noblet-Ducoudré...... 2117.5. Les indicateurs du changement climatique aux grandes échelles – M. Delmotte.............................................................. 2147.5.1. Météorologie, climat et systèmes d’observation................................. 2147.5.2. Observation des changements en cours.............................................. 2167.5.3. Archives paléoclimatiques et observations d’aujourd’hui.................. 218Chapitre 8 Impacts des changements climatiques8.1. Manifestations du changement climatique en Franceet ailleurs dans le monde – S. Szopa................................................................... 2218.2. Comment le climat impacte-t-il les écosystèmes terrestres ? – N. de Noblet-Ducoudré.................................................... 2268.2.1. Les changements de température......................................................... 2268.2.2. Les changements de précipitation......................................................... 2288.3. Acidification des océans et impacts sur les écosystèmes marins – L. Bopp.......................................... 2298.3.1. Augmentation de la concentration de l’atmosphère en CO2 et acidification des océans............................................. 2308.3.2. Conséquences de l’acidification sur les organismes marins............. 2328.3.3. Autres causes de dégradation des océans.......................................... 2338.3.4. Des solutions pour lutter contre l’acidification des océans ?............ 2348.4. Impacts des changements climatiques sur la santé humaine – R. Slama et C. Tran Kiem............................................ 2358.4.1. Température et santé humaine – R. Slama............................................ 2358.4.2. Maladies à transmission vectorielle – C. Tran Kiem............................. 239Chapitre 9 Reconstitutions paléoclimatiques, modèles et projections climatiques9.1. Reconstitutions paléoclimatiques de la variabilité climatique naturelle – J. Gherardi...................................... 2469.1.1. Rappels sur le fonctionnement du système climatique aux différentes échelles de temps.......................................... 2469.1.2. Les archives climatiques et leur importance pour les modèles climatiques................................ 2489.2. À quoi sert un modèle climatique ? – J. Servonnat........................................... 2529.2.1. Présentation des modèles climatiques.................................................. 2529.2.2. Variabilité interne et variabilité forcée de ces modèles..................... 2549.2.3. Évaluation des modèles............................................................................ 2569.3. Scénarios futurs et résultats – P. Braconnot.................................................... 2579.3.1. Rappels sur les éléments constitutifs de la modélisation climatique................................................ 2579.3.2. Construction des scénarios.................................................................... 2589.3.3. Projections futures des scénarios et modèles climatiques............... 2609.4. Combien de carbone nous reste-t-il à émettre ? – S. Szopa......................... 2619.4.1. Objectif de réchauffement global........................................................... 2619.4.2. Estimation du carbone restant à émettre............................................ 2639.4.3. Différentes options pour ne pas dépasser les seuils prescrits......... 2659.5. Présentation du GIEC et des rapports spéciaux – Équipe GIEC.................... 2659.5.1. Qu’est-ce que le GIEC ?............................................................................. 2659.5.2. Comment sont produits les rapports du GIEC ?................................... 266Partie IV Comment répondre aux changements globauxChapitre 10 S’adapter aux changements, de la réduction de la vulnérabilité à l’augmentation de la résilience10.1. L’adaptation : déclinaisons et enjeux – J.P. Vanderlinden................................ 27210.1.1. Stimuli climatiques, vulnérabilité, capacité adaptative et transformation............................................................. 27210.1.2. Le processus d’adaptation dans un contexte d’incertitudes et de certitudes................................................. 27310.2. L’adaptation en tant que transformation profonde – Y. Remvikos................ 27410.2.1. Le concept d’adaptation et ses différentes acceptions.................... 27410.2.2. Le réchauffement climatique, un défi auquel l’humanité tout entière doit faire face.................................. 27510.3. L’adaptation en tant que réduction des vulnérabilités à la variabilité climatique actuelle – J.P. Vanderlinden............... 27610.3.1. Vulnérabilité et exposition....................................................................... 27610.3.2. Conceptualisation d’un risque climatique............................................. 27710.3.3. Identification des facteurs de vulnérabilité et des leviers d’actions, l’exemple d’Ho Chi Minh Ville........ 27810.4. Planification territoriale de l’adaptation – Ch. da Cunha............................... 28210.4.1. Historique des plans d’adaptation et de leur mise en place.............. 28210.4.2. Mise en place des stratégies locales d’adaptation............................. 28310.4.3. Cas d’étude : New-York city...................................................................... 28410.4.4. Défis restants pour la planification de l’adaptation au niveau local.................................................. 28610.5. Enjeux de gouvernance – R. Brett....................................................................... 28810.5.1. Décision politique et protection de l’environnement.......................... 28810.5.2. L’importance de la participation de tous à la prise de décision........ 28910.6. Domaine de la santé : adaptation aux températures élevées – R. Slama.... 29110.6.1. Situations à New York et en France durant les dernières décennies................................................................. 29110.6.2. Pratiques à mettre en oeuvre pour l’avenir........................................... 29310.7. Domaine de l’agriculture : adaptation aux sécheresses – J.-C. Bureau........ 29610.7.1. Le problème des ressources en eau....................................................... 29610.7.2. S’adapter aux sécheresses grâce à de nouvelles cultures et des cultivars........................................ 29710.7.3. Des changements de culture à l’agroforesterie, l’exemple du Sahel............ 299Chapitre 11 Agir sur les causes des changements globaux11.1. Réduire la pression anthropique sur les écosystèmes : limiter la dégradation et la fragmentation des habitats – J. Lecomte et N. Frascaria..................................... 30411.1.1. Permettre la libre évolution..................................................................... 30411.1.2. Accompagner la libre évolution............................................................... 30611.2. Agir sur le levier agricole : agroécologie, système alimentaire et réduction du gaspillage – J.-C. Bureau et T. Brunelle..... 30911.2.1. Réduction des gaz à effet de serre dans l’agriculture........................ 30911.2.2. L’agroécologie et l’agriculture bio........................................................... 31111.2.3. Modes de consommation alimentaire et réduction de gaz à effet de serre................................... 31211.2.4. Gaspillage alimentaire et émissions de gaz à effet de serre............. 31511.3. Solutions techniques pour réduire les émissions individuelles de gaz à effet de serre– F. Richecoeur...................................... 31711.3.1. Les technologies pour chauffer et isoler l’habitat individuel............. 31811.3.2. Les technologies pour les transports.................................................... 32011.3.3. L’hydrogène, le combustible de demain pour l’énergie et les transports ?................................... 32411.3.4. Les technologies pour l’agriculture........................................................ 32411.3.5. Conclusion.................................................................................................. 32511.4. Produire une énergie décarbonée : les énergies renouvelables (EnR) – J.-M. Lourtioz............................................... 32511.4.1. Les différents types d’énergie renouvelable........................................ 32611.4.2. Place des énergies renouvelables en France et dans le monde........ 32811.4.3. Limites au développement des nouvelles énergies renouvelables... 33011.4.4. Focus sur la conversion photovoltaïque de l’énergie solaire............. 33211.4.5. Conclusion.................................................................................................. 33211.5. L’énergie nucléaire, une autre source d’énergie décarbonée : principes, avantages et limites – L. Audouin................. 33311.5.1. Principes de l’énergie nucléaire.............................................................. 33311.5.2. Centrales nucléaires................................................................................. 33511.5.4. Radioactivité et déchets nucléaires....................................................... 33811.5.5. Le nucléaire, une source modeste à l’échelle mondiale ; et demain ?.................................................... 34211.6. Changer nos modes de vie : sobriété, efficacité et substitutions dans notre consommation énergétique – F.-M. Bréon....... 34211.6.1. Sobriété dans nos modes de vie............................................................. 34211.6.2. Gain d’efficacité dans le résidentiel et les transports........................ 34411.6.3. Une meilleure efficacité dans notre consommation d’énergie : le tout électrique ?................................... 34511.7. Émissions négatives de CO2 – C. Even................................................................ 34811.7.1. Géo-ingénierie : traitements directs et indirects du réchauffement climatique.................................... 34811.7.2. Émissions négatives par capture du CO2 atmosphérique.................. 350Chapitre 12 Aller vers une transition écologique juste12.1. Qu’entend-on par « transition écologique juste » ?.......................................... 35412.2. Inégalités distributives : un juste partage des externalités positive et négative de l’environnement ?........................ 35612.2.1. Responsabilités d’émissions de gaz à effet de serre.......................... 35612.2.2. Impacts et conséquences des changements climatiques................. 35912.2.3. Efforts pour préserver la biodiversité et les services écosystémiques............................................. 36212.2.4. Bénéfices reçus du fonctionnement des écosystèmes...................... 36412.3. La dimension participative dans les prises de décision en politique environnementale................. 36612.3.1. L’exemple des négociations internationales sur le climat.................. 36612.3.2. L’exemple de la gouvernance des services écosystémiques............. 36612.4. Le rôle de l’action publique contre les inégalités environnementales.......... 36712.4.1. Des incitations économiques pour lutter contre le changement climatique ?............................. 36712.4.2. Agir avec des outils réglementaires pour la préservation de la biodiversité ?................................... 36912.5. Grands principes d’une transition écologique juste et perçue comme juste ?........................................................... 370Conclusion....................................................................................................................... 373Glossaire.......................................................................................................................... 375
