Le potentiel de réchauffement global (PRG) permet de comparer l’influence des différents gaz à effet de serre émis selon leur forçage radiatif cumulé. Cet indicateur permet ainsi d’estimer leur conséquence sur le climat global terrestre entre le présent et différentes projections futures (20, 100, 500 ans…). Il se calcule par unité de masse de gaz émis aujourd’hui, par rapport à un gaz de référence qui n’est autre que le dioxyde de carbone (CO2). L’accumulation de gaz à effet de serre dans l’atmosphère augmente alors leur forçage radiatif. Ce qui conduit enfin à un réchauffement planétaire global.
Un facteur de conversion défini arbitrairement
Afin de pouvoir comparer l’influence respective de chaque gaz à effet de serre, il faut connaître le devenir d’un gaz émis ou temps de résidence, ainsi que le forçage radiatif que sa quantité atmosphérique restante va générer. En effet, une tonne de gaz à effet de serre émise dans l’atmosphère finira par quitter ce réservoir géochimique selon les différents flux descendants possibles. Mais selon la nature du gaz, ce temps de résidence ou durée de vie varie considérablement.
Pour le dioxyde de carbone, l’horizon se définissait avant classiquement sur 100 ans. Mais les géochimistes savent depuis longtemps qu’une injection de CO2 dans l’atmosphère aura des effets à très long terme (> 200 ans), comme le mentionnait explicitement le premier rapport du GIEC en 1992. Les dernières connaissances compilées par le GIEC en 2021 montrent que selon la quantité émise, les multiples temps de résidence du CO2 font que la fraction résiduelle s’échelonne entre 15 à 40% sur 1000 ans !
| Gaz à effet de serre | Durée de vie (temps de résidence atm) | PRG-20 | PRG-100 | PRG-500 |
|---|---|---|---|---|
| Dioxyde de carbone | <70 % en 20 ans (dissolution océans) 15 à 20 % sur +1000 ans | 1 | 1 | 1 |
| Méthane | 14,5 ans | 62 | 24,5 | 7,5 |
| Protoxyde d’azote | 120 ans | 290 | 320 | 180 |
| CFC-11 | 50 ans | 5000 | 4000 | 1400 |
| HCFC-22 | 13,3 ans | 4300 | 1700 | 520 |
| HFC-32 | 6 ans | 1800 | 580 | 180 |
| Hexafluorure de soufre | 3200 ans | 16500 | 24900 | 36500 |
| Dichlorure de méthyle | 0,4 an | 28 | 9 | 3 |
Résolution de l’équation des PRG
Pour calculer les PRG, choix de l’horizon temporel est cependant arbitraire. Il dépend aussi bien du modèle suivi par les climatologues que des considérations politiques. Selon que les rapports portent l’attention à court, moyen ou long-terme, nous pouvons croiser des estimations du PRG sur 20, 100, 500 ans ! Evaluer ces différents PRG ne repose donc pas directement sur le temps de résidence du CO2 dans l’atmosphère. Le potentiel de réchauffement global se définit ainsi comme étant le rapport entre la contribution d’une unité du gaz (x) et la contribution d’une unité du gaz de référence (r) (le CO2) selon un horizon temporel (TH) défini arbitrairement. L’équation complète du PRG prend alors en compte l’efficacité radiative a(t) de chaque gaz ainsi que sa dégradation x(t) ou r(t) en fonction du temps. Toutes ces variables nécessaires ne sont cependant pas détaillées dans cet article.
Voici ci-dessous la réactualisation des différents PRG (GWP en anglais) selon le GIEC en 2021. Ce tableau comprend aussi une autre métrique, le cumulative global temperature potential (C-GTP).
PRG et nouvelles métriques
Selon le tableau précédent, des GES à courte « durée de vie » auront donc toujours une influence très forte sur un horizon de temps court. Si l’on veut stabiliser à moyen terme (2050) le réchauffement global sous la barre des 2°C, alors se pose le choix de l’horizon temporel des métriques utilisées pour comparer les émissions de différents gaz. Depuis le 5ème rapport du GIEC (2013), de nouveaux indices ont donc émergé, prenant en compte les différences entre composés à courte et longue durée de vie.
Le PRG* (en anglais, GWP*) fait ainsi partie de ces nouveaux indices. La métrique PRG-100 fonctionne correctement pour des émissions croissantes, et approxime correctement les dommages correspondants. Mais certains chercheurs considèrent la métrique PRG* comme plus robuste pour suivre le forçage radiatif des GES à courte durée de vie. En effet, la métrique PRG* permet de mieux apprécier l’évolution des émissions de GES à courte durée de vie durant ces dernières années. C’est ce que montre la figure ci-dessous avec l’exemple du méthane. De même, des indices comme le CGTP et le PRG* permettent de mieux refléter l’évolution des températures globales de surface selon l’évolution d’émissions de ces GES.
Quel indice retenir au final ?
Les rapports du GIEC ne font cependant pas de recommandation précise sur le choix des facteurs de conversions. Tout simplement parce que leur choix dépend de l’objectif visé ! En absence d’horizon temporel recommandé, certains experts considèrent désormais la métrique PRG* comme la plus adaptée, puisqu’elle permet de suivre la neutralité des émissions de GES à courte durée de vie pour stabiliser les températures globales de la surface terrestre. Pour rappel, la neutralité des GES correspond à la situation où les activités anthropiques d’émission et d’élimination se compensent. Mais à l’inverse, le PRG* permet aux plus gros émetteurs de méthane, par exemple, de conserver leurs émissions actuelles à condition de ne pas les augmenter. Ce qui conduit certains lanceurs d’alertes à s’inquiéter d’un risque de « permis de polluer » des filières les plus émettrices, du moment que les seuils d’émission restent constants.
Au final, il n’existe pas de bonne ou mauvaise métrique, mais différents outils à prendre en compte selon l’objectif politique visé ! Mais il est évident que les émissions de gaz à effet de serre à courte durée jouent un rôle majeur dans le forçage radiatif terrestre. Leur contrôle est donc indispensable si les gouvernances mondiales souhaitent sérieusement stabiliser les hausses de température autour de +2°c d’ici 2100.