Le bond inattendu des émissions de méthane expliqué

En 2020, la concentration de méthane (CH₄) dans l'atmosphère a augmenté de 15,1 parties par milliard (ppb). Cette hausse spectaculaire, jamais vue depuis que des mesures ont été mises en place il y a quatre décennies, est d’autant plus étonnante que 2020 a été touchée par la pandémie de Covid, entraînant une réduction des émissions de CH₄ dans le secteur des combustibles fossiles. Quant aux émissions issues de l’agriculture et des déchets, elles sont restées stables. Pourquoi la présence de CH₄ a-t-elle donc augmenté dans l’atmosphère alors qu’elle aurait à priori dû baisser ? Cette anomalie vient d’être expliquée dans une étude publiée dans la revue Nature. Elle a été dirigée par le professeur Shushi Peng de l’université de Pékin, en collaboration avec des équipes du CEA, de l’Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines, du CNRS, et de scientifiques américains et norvégiens. Ces chercheurs ont travaillé à partir d’inventaires d’émissions pour évaluer les rejets de CH₄ issus des combustibles fossiles et de l’agriculture. Ils ont complété leurs données grâce à des modèles numériques qui prédisent les émissions liées aux zones humides et aux incendies.

Deux facteurs combinés

« Deux facteurs expliquent [cette] forte augmentation […]. Nous avons combiné différentes méthodes pour comprendre ce phénomène, qui constitue une expérience en grandeur nature et qui apporte un nouvel éclairage sur le bilan mondial du méthane », explique Philippe Ciais, chercheur au CEA qui a codirigé l’étude. Les conditions météorologiques dans les zones humides sont le premier facteur relevé par les chercheurs. Elles ont été plus chaudes et plus pluvieuses en 2020. Cela a stimulé la fermentation et donc la production de CH₄ dans ces milieux : elle a ainsi crû de 6 millions de tonnes (avec une marge d’erreur importante de 2,3 Mt). La frange boréale de l’Amérique du Nord, la Sibérie et les Tropiques du Nord sont les principales régions émettrices. Ce phénomène explique environ la moitié (42 %) de l’augmentation anormale de la concentration de CH₄ dans l’atmosphère en 2020 par rapport à l’année précédente.

Deuxième facteur : les changements des radicaux hydroxyles atmosphériques (OH). Ils se forment dans la troposphère lorsque les rayons ultraviolets frappent des molécules d’ozone et d’eau. Ces radicaux composés d’un atome d’hydrogène et d’un d’oxygène possèdent un seul électron non apparié et sont très réactifs. Ils jouent un rôle déterminant dans la présence de CH₄ dans l’atmosphère en éliminant environ 85 % des émissions mondiales de ce gaz à effet de serre (GES) chaque année. Or, les rejets anthropiques de monoxyde de carbone (CO), d’hydrocarbures et d’oxydes d’azote (NO_x) ont un impact sur la production d’OH. Ils ont baissé à cause des mesures de confinements et cela a eu des conséquences. Les chercheurs ont calculé une diminution de 1,6 % des OH troposphériques, principalement à la suite de la réduction de la pollution par les NO_x. Ce processus a entraîné une hausse anormale de la concentration de CH₄ d’environ 7,5 Mt en 2020, ce qui explique environ l’autre moitié du taux de croissance constatée cette année-là.

Plus d'efforts sur le CH₄

Ces résultats sont inquiétants car ils montrent que les politiques vertueuses de réduction de la pollution de l’air peuvent avoir un impact négatif sur le climat. Il est donc indispensable que les États rejettent moins de méthane, dont le pouvoir de réchauffement global (PRG) est 24 fois supérieur à celui du CO2, pour respecter les objectifs de l’Accord de Paris. Lors de la COP26 de 2021, 150 pays s’étaient engagés à réduire les émissions de CH4 d’au moins 30 % d’ici à 2030 par rapport à 2020. Compte tenu de cette découverte, cela ne devrait pas suffire.