Le but ultime de la Convention cadre des Nations-unies sur le changement climatique est de permettre aux écosystèmes de s’adapter naturellement aux changements climatiques et que la production alimentaire et le développement économique puissent se poursuivre durablement. Elle recommande à cette fin de stabiliser (..) les concentrations de gaz à effet de serre dans l’atmosphère à un niveau qui empêche toute perturbation anthropique dangereuse du système climatique.

La température moyenne de notre planète résulte de l’équilibre entre les flux d'énergie entrant et sortant de l'atmosphère. En frappant un objet - un nuage, une plaque de verre, des plantes ou le sol - une partie du rayonnement solaire incident est réfléchi, une autre partie est absorbée (ce qui augmente plus ou moins sa température) et une dernière partie du rayonnement peut-être transmise lorsque le corps considéré est plus ou moins transparent aux rayonnements. Ainsi, lorsque le soleil frappe une serre de jardinier, la lumière traverse le verre puis échauffe le sol et les plantes. Ces derniers émettent alors, comme tous les corps chauds, des rayons infrarouges qui ne retraversent pas le verre car celui-ci est presque opaque à ces rayonnements; c’est pourquoi la température s’élève dans la serre. Au niveau de notre planète, c'est un phénomène un peu analogue qui maintient la température moyenne annuelle autour de 15°C. Mais dans ce cas, les rayons infrarouges sont piégés non par des plaques de verre, mais par des gaz. Si cet effet de serre n’existait pas, la température moyenne du globe serait de-18°C. Et la terre serait inhabitable. Il est donc naturel que les premiers physiciens ayant découvert et étudié l’effet de serre, à la fin du 19^ème et au début du 20^ème siècle, aient d’abord pensé à ses effets bénéfiques. On venait alors de découvrir que notre planète avait jadis connu des périodes de glaciation durant lesquelles le Nord de l'Europe et de l'Amérique se couvraient d'immenses glaciers. A intervalles assez réguliers, de l’ordre de quelque 20.000 ans, durant des périodes dites interglaciaires, comme celle dans laquelle nous nous trouvons actuellement, le climat se réchauffait, permettant une plus grande colonisation de la terre par les espèces végétales et animales, mais faisant également remonter le niveau de la mer, parfois jusqu’à une centaine de mètres. Un renforcement de l'effet de serre, pensait-on alors, permettrait sans doute de retarder ou de supprimer la prochaine glaciation. Mais depuis, on a calculé que la prochaine glaciation n'apparaîtrait sans doute pas avant une dizaine de milliers d'années. Et on pense aujourd’hui que l'augmentation de l’effet de serre résultant des activités humaines pourrait en revanche provoquer, dès le 21^ème siècle et au 22^ème siècle, des réchauffements et plus généralement des changements climatiques « dangereux » et irréversibles à notre échelle de temps.

Le gaz carbonique est le plus important des gaz à effet de serre. En effet, l’azote et l’oxygène, les plus importants constituants de l’air, ne retiennent pas les rayons infrarouges et n’interviennent donc pas dans ce phénomène.

Actuellement, les flux de gaz carbonique d’origine fossile, qui n’existaient pas avant la révolution industrielle, n’ont lieu que dans un seul sens : des puits de pétrole, de gaz, de charbon ou des roches calcaires vers l’atmosphère. Il n’est cependant pas exclu que l’on parvienne à capter les émissions concentrées de ce gaz, par exemple à la sortie des centrales électriques ou thermiques, des cimenteries ou des futures unités de production d’hydrogène. Ce gaz pourrait ensuite être injecté dans les couches profondes de la croûte terrestre en utilisant d’anciens puits de gaz, de pétrole ou des aquifères salins dont l’eau est impropre à d’autres usages. Mais ces techniques restent encore à perfectionner, leurs coûts en particulier doivent être fortement abaissés, avant qu’elles ne puissent éventuellement jouer un rôle significatif dans la réduction des émissions nettes de gaz carbonique. En cas de succès, elles permettraient, même en cas de réchauffement climatique, de poursuivre l’utilisation des combustibles fossiles, notamment du charbon dont les réserves sont bien plus importantes que celles du pétrole et du gaz naturel.

Les émissions annuelles brutes de gaz carbonique des écosystèmes terrestres atteignent actuellement environ 120 GtC [2] ; elles sont donc près de 20 fois supérieures à celles des combustibles fossiles ! Mais ici, les flux sont bidirectionnels : l’absorption nette annuelle par la photosynthèse est du même niveau. Les émissions nettes sont ainsi estimées à 0,7 + 1,0 GtC : elles sont donc bien inférieures à celles des combustibles fossiles, bien inférieures aussi à la capacité d’absorption par les océans, et il se pourrait même que les écosystèmes terrestres absorbent plus de gaz carbonique qu’ils n’en émettent, autrement dit qu’ils constituent un « puits de carbone ». La distinction entre flux nets et flux bruts est donc fondamentale. Elle est cependant trop souvent ignorée par les non-biologistes, ce qui conduit parfois à des interprétations et à des recommandations erronées.

L'absorption annuelle nette par les eaux des rivières et des océans est estimée à 2,3 + 0,8 GtC. Comme pour les écosystèmes terrestres, ce bilan net résulte de la différence entre les absorptions et les émissions annuelles par les océans.

Au cours des années 1990, le stock de gaz carbonique de l’atmosphère a augmenté de 3,3 + 0,2 GtC/an, principalement à cause de l’utilisation des combustibles fossiles.

D’autres gaz interviennent dans l’effet de serre (voir figure 3 et encadré 2). Leurs effets combinés représentent 50% de l’augmentation du forçage radiatif dû au gaz carbonique depuis 1860.

En 1990, le GIEC prévoyait, à l'horizon 2100, un réchauffement moyen à la surface du globe d'environ 4°C (entre 2,5°C et 6°C). D’après le dernier rapport, les températures moyennes pourraient augmenter entre 1,5°C et 5,9°C. [6] Les spécialistes estiment que ces incertitudes proviennent pour moitié de l’impossibilité de prévoir réellement l’évolution des émissions anthropiques de gaz à effet de serre et des aérosols d’ici la fin du siècle, et pour moitié des imperfections des modèles.

La communauté internationale s’est interrogée longuement sur les instruments à adopter pour réduire les émissions. Une discussion détaillée sur cette question figure dans le rapport du GIEC paru en 1995. Nous nous contenterons d’évoquer ici certaines des propositions, les plus pertinentes et les plus discutées.

L’adoption, à la suite des chocs pétroliers, de politiques et de mesures dans le domaine de l’énergie (programmes de recherches technologiques, aides à l’investissement, réglementations, incitations diverses) a permis aux pays industrialisés d’accroître leur efficacité énergétique et de remplacer du pétrole par d’autres sources d’énergie. Les consommations d’énergie, qui auparavant croissaient comme le PIB, augmentèrent alors relativement moins vite. Pour réduire les émissions de gaz à effet de serre, c’est un découplage du même type, mais encore plus important, et ne se limitant pas aux seules consommations d’énergies fossiles, qu’il faut rechercher. Théoriquement, toutes les émissions anthropiques de gaz à effet de serre devraient être prises en considération. Mais, alors qu’à la suite des chocs pétroliers chaque pays avait spontanément un intérêt économique à adopter des politiques et mesures efficaces, avec la lutte contre le changement climatique, les actions doivent être décidées collectivement. Aucun pays ne peut à lui seul limiter le changement climatique d’origine anthropique. L’expérience a montré qu’il était assez difficile d’obtenir un accord sur de telles questions : au sein même de l’OCDE, bon nombre de pays, notamment les États-Unis et le Canada, mirent en avant les conditions particulières et locales pour s’opposer à des actions communes.

Les énergies fossiles resteront encore pendant longtemps au cœur des politiques à mener pour lutter contre le changement climatique. Ne pouvait-on donc pas décider de les taxer ? C’est assez facile à contrôler. Certains pays y étaient favorables. Les pays scandinaves instaurèrent d’ailleurs des écotaxes sur les combustibles fossiles à usage domestique qui s’avérèrent très efficaces [8]. Une telle mesure ne pouvait cependant être appliquée unilatéralement à l’industrie car elle aurait entraîné des distorsions de concurrence entre pays, et peut-être des délocalisations d’industries fortement consommatrices d'énergie vers des pays à taxation plus faible ! Pour certains économistes, la taxe devait en outre, pour être efficace, être forte et fiscalement neutre. En étant forte, elle pouvait diminuer aussi les consommations de carburants fossiles car, dans les transports, l’élasticité par rapport aux prix est faible. D’aucuns craignaient cependant que l’instauration de taxes fortes aient des conséquences imprévisibles et indésirables. La taxation aurait aussi pu être progressive, avec au moins dans un premier temps des réaffectations partielles vers des aides à des investissements favorisant la réduction des émissions. Aux yeux des Nord-Américains, une telle taxation présentait, dans les années 1990, l’inconvénient de ne pas prendre en considération les autres gaz à effet de serre, ni les variations de stocks de carbone dans les écosystèmes terrestres, notamment dans les forêts et dans les sols.

Les États-Unis et quelques autres pays dans leur sillage étaient, dès le début, favorables à l'instauration d'un marché de droits à polluer, afin d’effectuer d’abord les réductions d’émissions les moins coûteuses. Ils avaient réussi à faire inscrire cet objectif dès 1992 dans l'article 3.3 de la Convention, leur expérience du marché de droits d'émissions de dioxyde de souffre, en cause dans les pluies acides, devant servir de modèle. Mais cette expérience, dont il faut reconnaître l’efficacité, ne concernait qu'un seul polluant, qu’un nombre restreint d'entreprises, et se limitait à un seul pays. Transposer ce mécanisme à tous les gaz à effet de serre, plus ou moins facilement mesurables, à tous les secteurs d'activités économiques et au niveau international, est une entreprise inédite, certes séduisante sur le plan théorique, mais qu’il faudra concrètement construire, expérimenter et corriger pas à pas. C'est ce que compte faire l'Union européenne en instaurant un tel marché dès 2005.

Cela suppose aussi de fixer des objectifs quantifiés de réduction ou de limitation des émissions. Mais suivant quels critères ? Pouvait-on imposer à chaque pays le même pourcentage de réduction, indépendamment de son stade de développement, de son niveau d’émission par habitant, de sa croissance démographique, de ses actions antérieures, du contexte local ? Si les objectifs à atteindre devaient être différents, sur la base de quels critères allait-on pouvoir les déterminer et se mettre d'accord ? Voilà seulement quelques-unes des nombreuses questions rencontrées.

Le tableau 1 indique par secteur, pour la France en 2000, la contribution au réchauffement des émissions des six gaz à effet de serre retenus par le Protocole de Kyoto. Beaucoup de pays industrialisés ont des structures d’émissions semblables, la principale différence pouvant venir du secteur de l’énergie : les pays ayant moins d’hydroélectricité et moins d’énergie nucléaire et utilisant encore du charbon, comme les Pays-Bas, ont des émissions plus importantes dans ce secteur.

Avant la signature du Protocole de Kyoto en 1997, les pays européens voulaient qu’on se limite à des actions pays par pays, avec des réglementations, des incitations fiscales comme les aides à l’investissement, des modulations de TVA, des taxations. Ils s’opposaient au recours à des instruments internationaux. Mais à Kyoto, on opta finalement pour un système hybride comportant à la fois des objectifs de réduction par pays, des actions nationales, et trois mécanismes internationaux dits « de flexibilité ».

Ces éléments concernent la première période d’engagement, de 2008 à 2012. Les pays industrialisés se sont engagés à réduire en moyenne les émissions (des six gaz exprimés en équivalents gaz carbonique) à 5,5% en dessous du niveau de leurs émissions en 1990. Les variations nettes de stocks de carbone des écosystèmes terrestres – ce que l’on appelle communément les « puits » – sont prises en compte de manière restrictive [9]. Des sanctions sont prévues en cas de non respect des engagements. Les pays en développement n’ont aucun engagement de limitation de leurs émissions.

Par ailleurs, les pays ayant ratifié le Protocole pourront recourir à trois mécanismes internationaux de flexibilité destinés à réduire les émissions.

Ajoutons qu’indépendamment du mécanisme de développement propre, les accords de Bonn et de Marrakech ont aussi prévu la création de trois fonds internationaux destinés à financer des projets (ne générant pas de crédit de carbone pour les pays industrialisés) permettant des développements moins émetteurs de gaz à effet de serre ou l’adaptation aux changements climatiques et aux évènements extrêmes dans les pays en développement. Il s’agit du Fonds pour les pays les moins avancés; du Fonds spécial de la Convention sur le changement climatique, qui servira à financer des transferts de technologies pour limiter la croissance des émissions dans le domaine de l’énergie, de l’industrie, de l’agriculture, des forêts et des déchets, ainsi que des projets d’adaptation aux changements climatiques et des formations pour la diversification des économies des pays exportateurs de combustibles fossiles susceptibles d’être pénalisés par les actions menées pour réduire les émissions de gaz à effet de serre; et du Fonds d’adaptation sous le Protocole de Kyoto, qui sera alimenté par des contributions volontaires et un prélèvement le moment venu sur les projets relevant du mécanisme de développement propre, et qui servira à financer des projets d’adaptation aux changements climatiques. Ces fonds seront gérés par le secrétariat du Fonds pour l’environnement mondial (FEM), qui est l’instrument financier de la Convention sur le changement climatique.

La concentration de gaz carbonique dans l’atmosphère, qui était de 280 parties pour mille en volume (ppmv) en 1850, a augmenté, depuis lors, de ± 100 ppmv. Pour la stabiliser au niveau actuel, il faudrait dès maintenant diviser les émissions par deux. La figure 4 (a) montre les trajectoires de ces dernières pour des stabilisations à 450 ppmv , 650 ppmv (une concentration que d’aucun estiment déjà trop élevée), et 850 ppmv. Sur la figure 4 (b) on voit que les objectifs du Protocole de Kyoto ne constituent qu’un premier pas pour les pays industrialisés. A leur tour, et très rapidement, les pays en développement devront réduire leurs émissions. Imaginer de pouvoir limiter les augmentations de concentrations de gaz à effet de serre dans l’atmosphère en s’intéressant uniquement à la mise au point et à l’adoption de techniques utilisables principalement dans les pays industrialisés constituerait donc une profonde erreur, si l’on veut réellement limiter le changement climatique d’origine anthropique. Il faut mettre au point de nouvelles technologies, de nouveaux savoir-faire et de nouvelles politiques utilisables sur toute la planète. Le développement des coopérations technologiques et des transferts de technologies Nord-Sud et Sud-Sud est donc capital.

En ratifiant la Convention cadre, les pays ont considéré que, malgré les incertitudes, il fallait, par précaution et sans attendre, commencer à limiter les émissions de gaz à effet de serre. Attendre d'en savoir plus pouvait conduire à agir trop tardivement, après le déclenchement d'évolutions irréversibles, éventuellement non linéaires, et dangereuses pour l’avenir de l’humanité.

Beaucoup de réductions pourraient, d’après le second et le troisième rapport du GIEC, être obtenues à des coûts négatifs ou faibles, à condition de négliger les coûts d’apprentissage et de transition, à condition aussi que les acteurs soient incités à réaliser de telles réductions et disposent des compétences techniques voulues. Les coûts marginaux de réduction dépendent évidemment des conditions nationales des divers pays, et de la possibilité ou non de recourir aux mécanismes de flexibilité. A l’aide de calculs, certes controversés, on a estimé que le coût marginal pour détruire la dernière tonne de carbone pour satisfaire aux obligations de Kyoto pourrait se situer légèrement en dessous de 100 $. Mais ces calculs ne prenaient pas toujours en compte la totalité des mécanismes de flexibilité, ni les « puits », ni la possibilité de vente de droits d’émission (de « l’air chaud ») par la Russie [10]. Certaines mesures structurantes à long terme, importantes pour la réduction des émissions, ne peuvent cependant pas être mises en œuvre avec des coûts aussi bas. Le développement des transports par voies ferrées, beaucoup moins émetteur de gaz par tonne-kilomètre que le transport routier, exige par exemple des aides nettement plus élevées que le prix probable de la tonne de carbone. Certains industriels souhaitaient que les réductions puissent être obtenues par des engagements volontaires. Par exemple, les constructeurs automobiles européens se sont engagés à abaisser les émissions moyennes des voitures de 180 à 140 g de gaz carbonique par kilomètre. En 2000, la Suisse envisageait de réduire ses émissions en recourant d’abord à de tels accords volontaires, avant d’introduire éventuellement une taxation spécifique au cas où les objectifs de réduction n’auraient pas été atteints en 2004.

Les pays en développement n’ont actuellement aucun engagement de limitation de leurs émissions, mais ils doivent, tout comme les pays industrialisés, fournir aux Nations-unies des informations sur leurs émissions, sur les politiques qu’ils mènent pour les réduire ou pour s’adapter aux changements climatiques, et sur leurs besoins spécifiques, y compris en matière de transferts et de coopérations technologiques. En cherchant à découpler la croissance économique de celle des consommations d’énergies fossiles, grâce à l’adoption de nouvelles technologies de conversion et d’utilisation de l’énergie, la Chine s’oriente évidemment dans une direction conforme aux objectifs de Kyoto. Avec des centrales à charbon propres, à plus hauts rendements de conversion, elle réduit aussi l’augmentation des besoins en charbon. Au Brésil et en Inde, la bagasse (résidu de canne après extraction du jus sucré) peut aussi remplacer le charbon dans la production d’électricité et de chaleur.

Plus de 55 pays ont aujourd’hui ratifié le Protocole de Kyoto. Celui-ci pourra donc désormais entrer en vigueur dès que les pays industrialisés qui l’auront ratifié représenteront 55% des émissions de l’ensemble des pays industrialisés en 1990. Après la défection des Etats-Unis, cela implique que la Russie consente à le ratifier. L’Union européenne, et donc automatiquement les futurs membres de celle-ci, ainsi que le Japon, le Canada et beaucoup de pays en développement l’ont, en effet, déjà ratifié.