RÔLE DES TECHNOLOGIES DANS L’ATTENUATION DU CHANGEMENT CLIMATIQUE Gestion des systèmes forestiers et stockage du CO2 après Kyoto
Jean-Marc Guehl UMR1137 EEF, INRA-Université de Lorraine, Nancy
Académie des Technologies, 14 janvier 2015
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Introduction - contexte
Effet de séquestration de C avéré des forêts françaises et européennes. 60% des forêts mondiales sont gérées. Peut on orienter leur gestion par rapport à l’atténuation du changement climatique (aussi lié à l’adaptation) ? Il ne faut pas seulement considérer le stock de carbone, mais aussi la biomasse ligneuse comme ressource naturelle (matériau, énergie) renouvelable. Incitations à prélever d’avantage de biomasse ligneuse dans le cadre de la transition énergétique et de la lutte contre le CC (économie verte). Externalités positives à son utilisation surtout pour la substitution par rapport à des ressources fossiles.
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Nature des facteurs de forçage radiatif liés aux forêts
Contribution forçage positif Contribution forçage négatif Déforestation, Stockage de C, Utilisation C renouvelable Très faible : Feux, méthanotrophie sols Faible : absorption Albédo faible des forêts/autres surfaces Mais évapotranspiration plus élevée
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Forêts : des caractéristiques impliquant des interactions fortes avec le CO2 atmosphérique Forte densité en carbone des biomes forestiers (224 Mg/ha en moyenne ; biomasse et matière organique des sols). Les forêts représentent :
31% des surfaces terrestres (4 milliards ha) 60-75% du C de la biomasse végétale 40-53% du C de la biosphère terrestre, soit près de 860 PgC, l’équivalent du C du CO2 atmosphérique.
Les forêts dans le monde
Temps de résidence du carbone courts (10-1000 années). Des échanges bidirectionnels intenses avec l’atmosphère dont les variations peuvent orienter le bilan dans un sens ou l’autre. Sensibilités aux variations extensives, (extension surfaces forestières et déforestation) et de variables intensives (CO2, dépôts azotés, T, sécheresses).
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La révolution du développement de la technologie des mesures d’échanges turbulents écosystèmes-atmosphère (début 90s) Méthodes des corrélations turbulentes : ’eddy correlations’
Flux nets de CO2 entre écosystème et atmosphère (NEE)
NEE = GPP- Récosystème Photosynthèse brute (GPP)
Respiration écosystème (Reco)
GPP = 38.7 tC /ha/an Réco = 36.0 tC /ha/an NEE = 2.7 tC /ha/an Moyennes sur 10 ans de fonctionnement (Données Guyaflux) Flux de chaleur, vapeur d’eau, CO2, méthane…
‘Tour à flux’ Guyaflux, Paracou Guyane UMR ECOFOG
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SOERE F-ORE-T Alliance ALLENVI (CIRAD, CNRS, INRA, IRSTEA, Universités) GIP ECOFOR coordination Réseau de sites très instrumentés (observation et experimentation)
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La séquestration de C par les écosystèmes menacée par les sécheresses et canicules (exemple de 2003) REW : contenu en eau relatif du sol
gC m-2 jour-1
0,0 2 0 -2 -4 -6 -8 -10 -12
0,5
1,0 Hainich (Allemagne) Hesse (France)
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Une évaluation de la ressource et de sa dynamique par des approches bottom up Inventaires forestiers, données d’observation de terrain couplées à la modélisation statistique ou ‘process-based’, télédétection
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Evaluation de la contribution de la forêt française à l’atténuation des GES •
Données inventaire IGN Forestier pour la séquestration (Rapport Antoine Colin) + chiffres GIP ECOFOR, CITEPA, MEDDE, Rapport Madignier CGAAER
•
Hypothèse 1 m3 bois équivaut à 1 tonne CO2 Inventaire IGN forestier 2013
Bois fort (>7cm)
Volume total bois
2636 Mm3
4866 Mm3
Production biologique brute Mortalité
92 Mm3
170 Mm3
Prélèvement
43 Mm3
Accroissement du stock = Séquestration
40 Mm3
Stock sur pied
9 Mm3
74 Mm3 2 Mm3
Stockage produits bois*
Substitution* de carbone non renouvelable (émissions évitées)
20% 15% émissions GES
27 Mm3
* La substitution se répartit grossièrement pour moitié dans les matériaux et pour moitié dans la bioénergie. Les évaluations données ici pour la substitution et le stockage produits bois restent hypothétiques et font encore l’objet de validations ; des valeurs plus élevées sont indiquées dans le Rapport Madignier par exemple.
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Prévisions à moyen terme de l’évolution des capacités d’atténuation des GES des forêts françaises en fonction de deux scénarios (Antoine Colin IGN) •
Scénario tendanciel (+ 100 000 ha/an). Régime de coupe inchangé (effet démographique)
•
Scénario dynamique avec augmentation des surfaces inchangée (+ 100 000 ha/an). Taux de prélèvement augmenté.
Scénario tendanciel
2013
2020
2030
Séquestration
74 Mt CO2
80 Mt CO2
89 Mt CO2
Stockage* Substitution*
2 Mt CO2
2 Mt CO2
2 Mt CO2
27 Mt CO2
30 Mt CO2
34 Mt CO2
TOTAL
Scénario dynamique
103 Mt CO2
2013
112 Mt CO2 125 Mt CO2
2020
2030
Séquestration
74 Mt CO2
69 Mt CO2
53 Mt CO2
Stockage* Substitution*
2 Mt CO2
5 Mt CO2
14 Mt CO2
34 Mt CO2
45 Mt CO2
TOTAL
27 Mt CO2 103 Mt CO2
108 Mt CO2 112 Mt CO2
* Valeurs non encore stabilisées (cf. diapo précédente)
(Rapport Antoine Colin IGN pour la séquestration + chiffres GIP ECOFOR, CITEPA, MEDDE, Rapport Madignier CGAAER)
Evaluation favorable au scénario tendanciel (dette en carbone importante des forêts de cycle long), mais : déclin de la croissance et augmentation de mortalité prévu dans ce scénario après 2030 (vieillissement), Augmentation de la vulnérabilité des forêts aux événements extrêmes pour le scénario tendanciel.
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Un bilan planétaire intégré des flux de carbone des forêts Composantes régionales
Pan Y et al. 2011. A large and persistent carbon sink in the world’s forests. Science 333, 988-993.
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Un bilan planétaire intégré des flux de carbone des forêts Bilan global
Pan Y et al. 2011. A large and persistent carbon sink in the world’s forests. Science 333, 988-993.
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Les différents types de forêts selon leur gestion Importance des plantations forestières Estimations 2005 Total des forêts Forêts « naturelles » Plantations Forêts productives Forêts « naturelles » productives Plantations productives Plantations extensives Plantations industrielles
Surfaces Productivité Mha
m3/ha/an
4 033 3679 264 1131 867 201 147 54
0,8 0,6 4 ,1 3,0 2,6 5,4 4,4 8,3
Les forêts plantées sont d’importance croissante au niveau mondial Leur surface a augmenté de 178 Mha en 1990 à 264M ha en 2010 (7% de la surface forestière totale).
Elles fournissent entre un et deux tiers des besoins mondiaux en bois ronds industriels et séquestrent 1.5 Gt C par an. Leur « dette en carbone » est quasi-nulle.
Dans beaucoup de pays en développement ou développés les forêts plantées constituent une composante substantielle pour la production ligneuse et les fonctions de protection.
Permettent d’éviter la déforestation et dégradation des forêts et de favoriser leur restauration
(International Congress on Planted Forests IUFRO, 2013)
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La substitution vue du côté demande La bioéconomie, moteur de l’économie verte • La bioéconomie désigne l’ensemble des activités liées au développement économique des produits et des services obtenus à partir de matières premières d’origine biologique ou au moyen de bio-procédés. Filières économiques existantes issues de l’agriculture, de la pêche et de la forêt : produits alimentaires et non alimentaires, produits du bois (bois d’œuvre, sciages et construction), panneaux de particules et meubles, papier et cellulose, produits chimiques dérivés du bois. • Des Innovations nécessaires. Développement de produits et activités nouveaux afin de remplacer les matières premières fossiles par des ressources carbonées renouvelables • Un poids économique majeur (évaluation Commission Européenne) Produits forestiers en Europe: 200 milliards d'euros en 2012. Secteur bioéconomie européen de la forêt, avec industries liées : 644 milliards d'euros. Bioéconomie européenne tous secteurs confondus: 2000 milliards d’euros et emploie 22 millions de personnes Les parts du secteur forestier sont évaluées à 31% pour le chiffre d’affaires, et 22% pour l'emploi. • Concurrences d’usages pour la ressource. Infinité de procédés en développement, pour produire des énergies et matériaux renouvelables alternatifs au fossile, des médicaments ou des bio-procédés, à partir de biomasse. Les matières premières peu diverses : bois, pailles et résidus de culture, plantes entières et plantes alimentaires, boues et effluents d’origine biogénique. Concurrences d’usage, déjà sensibles et controversées, disponibilités en biomasse limitantes.
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Conclusions Flux de séquestration de C important dans forêts intactes lié à (1) extension des surfaces forestière et (2) stimulation de la productivité primaire par augmentation CO2 atmosphère, fertilisation par dépôts azotés et changement climatique (T). Compense les effets de la déforestation et dégradation sous les tropiques. Au delà de 2050 les forêts seront soumises aux impacts négatifs des changements climatiques sur une grande partie des zones tropicales et tempérées. La capacité de séquestration sera réduite. Le renouvellement actuel des forêts doit anticiper cet effet. Nécessité de développer des modèles prédictifs La composante stockage de carbone dans les produits bois restera d’importance réduite Actionner d’avantage le levier « substitution » est d’intérêt à plusieurs égards : développement de la bioéconomie et réduction du déficit commercial, transitions énergétiques et écologiques, autonomie européenne et réduction des effets de ‘land grabbing’ (plantations ligneuses industrielles par exemple). Rôle des plantations dans l’avenir. Dépasser les problèmes d’acceptabilité et définir des sytèmes durables et une multifonctionnalité globale des forêts est un enjeu majeur.
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Quelques documents d’intérêt
Académie des Technologies, 14 janvier 2015
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high resolution - tree species map of European forests
Merci pour votre attention !
(source EFI-Alterra) Académie des Technologies, 14 janvier 2015
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