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L'Inra, l'agriculture et le climat

OBSERVER ET MODÉLISER - Un outil phare de la lutte contre le changement climatique

A partir de 2016, l'Europe disposera d'un formidable outil d'observation des émissions des gaz à effet de serre : le réseau instrumenté ICOS.

Mis à jour le 22/12/2015
Publié le 15/12/2015

Station ICOS à Pierroton. © Communication Inra - Bordeaux-Aquitaine
Station ICOS à Pierroton © Communication Inra - Bordeaux-Aquitaine
Limiter la hausse de la température moyenne terrestre à 2°C en 2100. Voilà à quoi se sont engagés en 2009 les pays participant à la Conférence des Parties de Copenhague. Un sacré défi quand on sait que les émissions de gaz à effet de serre (GES), qui constituent la principale cause du réchauffement climatique, ne cessent d’augmenter : +2,2 % chaque année depuis l’an 2000, soit plus qu’au cours des trois décennies précédentes ! Or, pour contenir la hausse en-deçà de 2°C, il va falloir réduire les émissions de 40 à 70 %. Bref, la Terre est malade. Mais si l’on connaît les symptômes, leurs origines restent encore à préciser. Aussi, comme on ne peut soigner que ce que l’on connaît, nous avons besoin d’un outil de diagnostic capable d’étudier avec précision les sources d’émissions de GES et de mesurer les flux associés. En clair, qu’est-ce qui part vers l’atmosphère, contribuant à l’augmentation de l’effet de serre (et donc des températures), et qu’est-ce qui reste sagement stocké sur ou sous la surface ? Attention, n’allez pas croire que les scientifiques viennent de se réveiller ! Depuis les années 1990, de nombreux pays européens se sont dotés d’infrastructures de recherche dédiées aux mesures des GES. Mais le problème, c’est que la méthodologie et les techniques de mesure utilisées n’en étaient qu’à leurs débuts. Le manque d’harmonisation dans les protocoles de mesures déployées sur l’océan, l’atmosphère et les continents rendait l’exploitation des données très difficile. Désormais, ce ne sera plus le cas. L’infrastructure européenne de recherche ICOS (Integrated Carbon Observation System), dont la partie française a été inaugurée le 18 septembre 2015, va permettre d’observer et de suivre avec précision les flux de GES durant les 20 prochaines années.

Trois réseaux pour scruter les GES

ICOS se compose de trois réseaux d’observation qui mesurent, avec une précision inégalée, les flux de GES dans l’atmosphère, les océans et à la surface des continents. Les gaz analysés sont le dioxyde de carbone (écosystèmes, combustibles fossiles et cimenteries), le méthane (gaz naturel, agriculture et élevage) et le protoxyde d’azote (agriculture, combustibles fossiles et feux). Les instruments de mesure, et les protocoles d’analyse sont communs à l’ensemble des pays participants, ce qui garantit non seulement une parfaite harmonisation, mais également la mise à disposition quasi immédiate des données pour la communauté scientifique : quand on parle la même langue, on se comprend tout de suite mieux ! Pour l’Inra, très impliqué dans le projet, il apparaît primordial de déterminer avec précision la part et la répartition des émissions directement liées à l’agriculture, le secteur étant responsable de la majorité des flux de méthane et de protoxyde d’azote. Le réseau « Écosystèmes » d’ICOS, dédié au suivi des échanges des GES entre la surface des continents et l’atmosphère, va notamment scruter les quatre grands types d’usage des terres : cultures, prairies, forêts et zones humides. Et ceci, non seulement pour mesurer l’implication de chaque usage dans les émissions, mais aussi pour mieux comprendre leurs interactions, préciser l’impact des activités humaines et appréhender la manière dont les écosystèmes réagissent à l’évolution de l’environnement.

Détecter les émissions au niveau local

Et cela avec une précision encore jamais atteinte. En effet, les différentes composantes de l’infrastructure d’observation du réseau ICOS (capteurs au sol, avions, navires, tours à flux...) vont permettre d’établir des cartes d’émissions avec une résolution de 50x50 kilomètres. Maintenant, si l’on détecte des différences d’émissions entre une forêt de Finlande, d’Allemagne ou du Portugal, on saura qu’il ne s’agit pas d’une erreur de mesure, mais de réelles disparités que l’on pourra attribuer, par exemple, au climat, aux pratiques de culture, etc. Et ce n’est que le début ! D’ici dix ans, la résolution des cartes pourrait atteindre quelques kilomètres ! Le moindre changement anormal dans le flux des GES au niveau local sera alors immédiatement identifié, ce qui permettra de prendre rapidement les mesures pour y remédier. En outre, les données collectées par le réseau ICOS permettront de mieux sensibiliser les secteurs agricole ou forestier aux impacts de leurs activités, mais aussi de les aider à mettre en œuvre des pratiques destinées à réduire les émissions de GES ou améliorer leur séquestration par le sol et les forêts. Et bien sûr, la précision des cartes d’émissions permettra de juger en temps réel des effets des stratégies de réduction des GES, à une échelle très fine.

ICOS : 17 pays unis pour la lutte contre les GES

C’est en 2008, à l’initiative de la France que la communauté scientifique européenne a posé les bases d’une infrastructure commune dédiée à l’observation du cycle des GES. Inauguré à l’automne 2015, le réseau ICOS est d’ores et déjà déployé dans huit pays : Allemagne, Belgique, Finlande, France, Italie, Norvège, Suède et Suisse. Neuf autres pays, impliqués également dans sa création s’y ajouteront dans les trois prochaines années : Danemark, Espagne, Grèce, Irlande, Pays-Bas, Pologne, Portugal, Royaume-Uni et République tchèque. Le budget de construction s’élève à 200 millions d’euros et les frais de fonctionnement annuels à 13 millions dans un premier temps, puis 23 millions à partir de 2017. À cette date, 500 chercheurs, ingénieurs et techniciens collaboreront à ICOS.

Et si l’on récompensait les bons élèves ?

À l’heure actuelle, le milieu agricole ou forestier ne participe pas au système européen d’échange de quotas d’émissions de GES. Et pour cause, les émissions agricoles et forestières émanent de nombreuses sources différentes : bétail, végétation, engrais, incendies, ce qui ne facilite pas leur contrôle. Pour un agriculteur ou un forestier, il est compliqué de montrer que son activité est vertueuse et qu’il met en œuvre des moyens de réduction des émissions de GES. À l’avenir, les services proposés à partir des données observées par l’infrastructure ICOS pourraient permettre aux acteurs locaux (régions, syndicats d’exploitants...) de mesurer précisément leur impact sur le climat et faciliter l’accès au marché du carbone.

Chambres automatiques permettant de mesurer localement les flux de N2O à la surface du sol. © Inra, Olivier Bertel

L’Inra quantifie les émissions de protoxyde d’azote

Le protoxyde d’azote, N2O, est le troisième GES au niveau mondial en termes de contribution au réchauffement climatique. Il intervient aussi dans la destruction de l’ozone stratosphérique. Tout comme celle du CO2, sa concentration atmosphérique augmente de façon exponentielle depuis l’industrialisation. Le gaz N2O provient en grande majorité d’un mécanisme microbien (la dénitrification) qui se déroule, sous certaines conditions, dans les sols naturels et cultivés. Pour mieux comprendre comment, à quelle fréquence et en quelles quantités se produisent les émissions de N2O par les sols agricoles, une équipe de chercheurs français et allemands a étudié le phénomène en conditions réelles de pratiques agricoles. Durant six semaines, au printemps 2015, ils ont mesuré les émissions de N2O en continu sur une zone de 3 km² près d’Illiers-Combray, en Eure-et-Loir. Des mesures très locales, sur des zones mesurant quelques dm², ont également été réalisées. Cette expérimentation a pu être menée grâce au développement de nouveaux instruments de mesure capables de détecter d’infimes concentrations en N2O. Car, en effet, les émissions de ce gaz sont très difficiles à quantifier, en raison de leur caractère fugace dans le temps et dans l’espace. D’ici quelques années, ces travaux permettront de limiter les émissions de N2O par les sols tout en respectant la production agricole.