Limites planétaires

Les neuf limites planétaires selon le rapport de Rockström et al. publié dans Nature en 2009. Les zones en rouge représentent l'état actuel estimé et le cercle vert définit les limites estimées.

Les limites planétaires sont les seuils que l'humanité ne devrait pas dépasser pour ne pas compromettre les conditions favorables dans lesquelles elle a pu se développer et pour pouvoir durablement vivre dans un écosystème sûr, c’est-à-dire en évitant les modifications brutales et difficilement prévisibles de l'environnement planétaire.

Ce concept a été proposé par une équipe internationale de 26 chercheurs et publié en 2009.

Il consiste alors en neuf limites planétaires à ne pas dépasser, dont sept sont chiffrées par les chercheurs et cinq sont déjà franchies. Ces neuf processus naturels sont retenus, car ensemble ils permettent et régulent la stabilité de la biosphère : le changement climatique, l’érosion de la biodiversité, la perturbation des cycles biogéochimiques de l’azote et du phosphore, les changements d'utilisation des sols, l’acidification des océans, l’utilisation mondiale de l’eau, l’appauvrissement de la couche d'ozone stratosphérique, la pollution chimique et l'augmentation des aérosols dans l’atmosphère.

En 2015, une équipe de chercheurs améliore la définition et l’estimation de ces limites. La locution « pollution chimique » est remplacée par celle, plus précise, d'introduction d' « entités nouvelles » dans l’environnement. En 2022, des scientifiques quantifient cette limite et estiment qu'elle est dépassée.

Définition

Les "limites planétaires" sont des seuils à l'échelle globale à pas dépasser si l’humanité veut pouvoir se vivre dans un écosystème sûr, c’est-à-dire évitant les modifications brutales, non-linéaires, potentiellement catastrophiques et difficilement prévisibles de l’environnement. Le concept de "limites planétaires" est défini en 2009, par une équipe internationale de 26 chercheurs, menés par Johan RockströmJohan Rockström du Stockholm Resilience Centre (en) et Will Steffen de l'université nationale australienne, dans un article publié dans les revues Nature et Ecology and Society (en). Parmi ces chercheurs figurent notamment le climatologue James E. Hansen (directeur du Goddard Institute for Space Studies de la NASA, pionnier des recherches sur le changement climatique), Paul Crutzen (prix Nobel de chimie 1995), le climatologue allemand Hans Joachim Schellnhuber (fondateur du Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung et conseiller du gouvernement allemand et de la Commission européenne sur le réchauffement climatique) et le géographe belge Eric Lambin.

Depuis, l'estimation des limites planétaires à été affinée par plusieurs études scientifiques .

Neuf limites planétaires sont définies. Pour chaque limite, un indicateur et une valeur seuil est estimée en quantité émise ou extraite de l’environnement. Cinq de ces limites sont aujourd’hui (2022) considérées comme dépassées :

1. Changement climatique : concentration atmosphérique en CO₂ inférieure à 350 ppm et/ou une variation maximale de +1 W/m² du forçage radiatif ;
2. Intégrité de la biosphère : Mesurés par la biodiversité génétique et la biodiversité fonctionnelle. Pour biodiversité génétique, la limite fixée à taux d’extinction de 10 espèces sur un million par an (le taux « normal » est d'environ 1 espèces sur un million par an). Or, le taux actuel d’extinction planétaire serait de 100 à 1 000 espèces sur un million par an. Ces disparitions ont des impacts majeurs sur les écosystèmes et sur les fonctions qui ne sont plus remplies par les espèces disparues. Pour la perte de biodiversité fonctionnelle, la limite est fixé à 90% ;
3. Perturbation des cycles biochimiques de l'azote et du phosphore : limite à la fixation industrielle et agricole de N₂ à 35 Tg/an et apport annuel de phosphore aux océans inférieur à 10 fois le lessivage naturel du phosphore. La modification des cycles de l’azote et du phosphore contenu dans les sols résulte notamment de l’agriculture et de l’élevage intensifs. L’usage d’engrais et les déjections issues de l’élevage contribuent à perturber ces cycles indispensables au bon état des sols et des eaux.
4. Modifications de l'occupation des sols : estimées à partir de la surface forestière, la limite est fixé à 70% de la surface de forêt avant défrichement par l'humanité;
5. Introduction de nouvelles entités dans l'environnement (métaux lourds, composés organiques synthétiques, composés radioactifs),  ;

Quatre limites planétaires n’ont pas encore été franchies à l'échelle de la planète:

1. Utilisation d’eau douce : inférieure à 4 000 km³/an de consommation des ressources en eaux de ruissellement ;
2. Diminution de la couche d’ozone stratosphérique : réduction inférieure à 5 % dans la concentration en ozone par rapport au niveau pré-industriel de 290 unités Dobson ;
3. Acidification des océans : taux moyen de saturation de l'eau de mer de surface en aragonite supérieur ou égal à 80 % du niveau pré-industriel.
4. Concentration des aérosols atmosphériques.

Les auteurs insistent sur les interactions entre ces limites (synergies possibles). Le concept de « limites planétaires » permet de définir le planetary playing field (« terrain de jeu planétaire ») dans les limites duquel l'humanité pourrait vivre en sécurité (du point de vue de la durabilité des ressources naturelles et des services écosystémiques.

Synthèse des neuf limites planétaires et de leur dépassement

Dimension		Mesure	Limite planétaire	Valeur actuelle	Limite dépassée ?
Réchauffement climatique		Concentration de CO2 dans l'atmosphère (ppm) ou forçage radiatif (W/m2)	max. 350 ppm max. +1,0 W/m2	412 ppm +3,18 W/m2	oui
Acidification des océans		Saturation moyenne globale en aragonite dans les eaux de surface (unités Omega)	min. 2,75 (80 % du niveau pré-industriel)	3,03 (88 % du niveau pré-industriel)	non
Diminution de l'ozone stratosphérique		Concentration de l'ozone strasphérique (unité Dobson)	min. 275 DU	220–450 DU	oui, régional et dans le temps
Charge en aérosols atmosphériques		Épaisseur optique d'aérosols	pas de limite globale Asie du Sud : max. 0,25	- Asie du Sud : 0,3–0,4	- oui, régional
Cycles biogéochimiques	Cycle du phosphore	Mondial : entrée du phosphore dans les océans (téragrammes par an) Régional: Entrée du phosphore dans les systèmes aquatiques à eau douce (téragrammes par an)	Mondial : max. 11 Tg/an Régional: max. 6,2 Tg/an	Mondial : 22 Tg/an Régional: 14 Tg/an	oui
	Cycle de l'azote	Fixation biologique industrielle et intentionnelle de l'azote(téragrammes par an)	max. 62 Tg per annum	150–180 Tg per annum	oui
Consommation d'eau douce		Consommation globale d'eau de surface et de nappe phréatique (kilomètres cubes par an)	max. 4 000 km3/an	2 600 km3/an	non
Changement d'usage des sols		Part de la forêt originelle	min. 75 %	62 %	oui
Intégrité de la biosphère	Diversité génétique	Taux d'extinction (Nombre d'extinctions par million d'espèce et par an, E/MSY)	max. 10 E/MSY	100–1000 E/MSY	oui
	Diversité fonctionnelle	Index de biodiversité	min. 90 %	84 % pour l'Afrique australe	oui, régional
Introduction d'entités nouvelles		Concentration de substances toxiques, de plastiques, de perturbateurs endocriniens, de métaux lourds et contamination radioactive dans l'environnement	Une étude de 2022 quantifie celle limite et estime qu'elle est dépassée.		oui

Prises en compte

Par les Nations unies

Le Secrétaire général des Nations unies Ban Ki-moon entérine le concept de limites planétaires le 16 mars 2012, tout en présentant les points clés du rapport de son « Groupe de haut niveau sur la durabilité mondiale » à une session plénière informelle de l'Assemblée générale des Nations Unies.

Il déclare : « La vision du Groupe de haut niveau est d'éradiquer la pauvreté et de réduire l'inégalité, de rendre la croissance inclusive et la production et la consommation plus durables, tout en combattant le changement climatique et en respectant une série d'autres limites planétaires ». Le concept est incorporé dans la version initiale des conclusions de la Conférence des Nations unies sur le développement durable à convoquer à Rio de Janeiro les 20–22 juin 2012. L'utilisation du concept est ensuite retirée du texte de la conférence, en partie à cause de craintes de quelques pays pauvres que son adoption puisse mener à la mise à l'écart de la réduction de la pauvreté et du développement économique, mais aussi, selon des observateurs, « parce que l'idée est tout simplement trop nouvelle pour être adoptée officiellement et [a] besoin d'être soumise à la contestation, mûrie et retravaillée pour tester sa robustesse avant d'avoir une chance d'être acceptée internationalement aux négociations des Nations Unies ».

Par l'Union européenne

Cette approche est au cœur des démarches à l'origine du septième programme d’action pour l’environnement (2013-2020) de l’Union européenne : « Bien vivre, dans les limites de notre planète ».

Par la France

Schéma utilisé par le CGDD en 2019, inspiré du « concept du donut » des limites planétaires, qui vise à concilier amélioration des conditions de vie et respect de la biosphère. Il illustre deux frontières à ne pas franchir pour conserver les conditions d’un « bien vivre » : une frontière « plancher », qui est celle des besoins humains de base, et une frontière « plafond » correspondant aux limites de destruction/exploitation de l'environnement.

En 2019, dans sa deuxième partie, le rapport L'environnement en France, publié par le Commissariat général au développement durable (CGDD) a repris le concept de neuf limites planétaires. Le rapport précise que la notion d'empreinte inclut les effets différés hors du territoire, par exemple en France une « déforestation importée » liée aux importations de matières premières agricoles et forestières s’élevant à 14,8 millions d'hectares en 2016.

Élargissement du concept : limites planétaires et seuils de bien être social

En 2012, l'économiste Kate Raworth propose d'ajouter à ces limites naturelles planétaires, extérieures (« plafond »), des limites intérieures (« plancher »), correspondant aux besoins humains essentiels pour le bien vivre. Elle liste 11 nécessités ou dimensions de vie distinctes, formant le « plancher social ». Les limites planétaires et les dimensions de vie peuvent être représentées en un anneau et former une grille d'analyse (utilisée par la France en 2019) pour étudier les interactions entre état de l'environnement et besoins humains.

Historique

Définition initiale de 2009

En 2009, une équipe internationale de 26 chercheurs, menés par Johan RockströmJohan Rockström du Stockholm Resilience Centre (en) et Will Steffen de l'université nationale australienne, publie un article dans les revues Nature et Ecology and Society (en), dans lequel elle identifie neuf planetary boundaries (« limites planétaires ») à ne pas dépasser si l’humanité veut pouvoir se développer dans un écosystème sûr, c’est-à-dire évitant les modifications brutales, non-linéaires, potentiellement catastrophiques et difficilement prévisibles de l’environnement. Parmi ces chercheurs figurent notamment le climatologue James E. Hansen (directeur du Goddard Institute for Space Studies de la NASA, pionnier des recherches sur le changement climatique), Paul Crutzen (prix Nobel de chimie 1995), le climatologue allemand Hans Joachim Schellnhuber (fondateur du Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung et conseiller du gouvernement allemand et de la Commission européenne sur le réchauffement climatique) et le géographe belge Eric Lambin.

Les auteurs considèrent alors que les seuils sont dépassés pour trois des sept limites pour lesquelles ils proposent des valeurs limites, en matière de volume émis ou extrait de l’environnement :

1. Changement climatique : concentration atmosphérique en CO₂ inférieure à 350 ppm et/ou une variation maximale de +1 W/m² du forçage radiatif ;
2. Érosion de la biodiversité : taux d’extinction « normal » des espèces inférieur à 10 espèces par an sur un million. Or, le taux actuel d’extinction planétaire serait 100 à 1 000 fois supérieur à l'échelle de la planète. Ces disparitions ont des impacts majeurs sur les écosystèmes et sur les fonctions qui ne sont plus remplies par les espèces disparues ;
3. Perturbation des cycles biochimiques de l'azote et du phosphore : limite à la fixation industrielle et agricole de N₂ à 35 Tg/an et apport annuel de phosphore aux océans inférieur à 10 fois le lessivage naturel du phosphore. La modification des cycles de l’azote et du phosphore contenu dans les sols résulte notamment de l’agriculture et de l’élevage intensifs. L’usage d’engrais et les déjections issues de l’élevage contribuent à perturber ces cycles indispensables au bon état des sols et des eaux. La limite était déjà atteinte pour l’azote en 2009.

Quatre limites planétaires n’ont pas encore été franchies à l'époque :

1. Modifications des usages des sols : maximum de 15 % de la surface de terres libres de glaces convertie en terres agricoles ;
2. Utilisation d’eau douce : inférieure à 4 000 km³/an de consommation des ressources en eaux de ruissellement ;
3. Diminution de la couche d’ozone stratosphérique : réduction inférieure à 5 % dans la concentration en ozone par rapport au niveau pré-industriel de 290 unités Dobson ;
4. Acidification des océans : taux moyen de saturation de l'eau de mer de surface en aragonite supérieur ou égal à 80 % du niveau pré-industriel.

Deux limites ne peuvent alors pas encore être quantifiées, par manque de données :

1. Pollution chimique ;
2. Concentration des aérosols atmosphériques.

Les auteurs insistent sur les interactions entre ces limites (synergies possibles). Le concept de « limites planétaires » permet de définir le planetary playing field (« terrain de jeu planétaire ») dans les limites duquel l'humanité pourrait vivre en sécurité (du point de vue de la durabilité des ressources naturelles et des services écosystémiques.

Actualisation de 2015

Limites planétaires telles que redéfinies en 2015.

En janvier 2015, les auteurs ont publié, dans Science, une actualisation de leurs travaux, qui introduit une hiérarchie entre les neuf limites en définissant la notion de « frontières planétaires centrales » (changement climatique et intégrité de la biosphère) et conclut que quatre limites planétaires sont aujourd’hui dépassées, ou sur le point de l’être :

1. changement climatique : la communauté scientifique internationale admet que, pour limiter l’ampleur du réchauffement climatique mondial à 2 °C d’ici 2100 (par rapport à 1990), la concentration atmosphérique en CO₂ ne devrait pas dépasser une limite comprise entre 350 et 450 ppm (parties par million). Or, la concentration actuelle atteint depuis peu 400 ppm et les 450 ppm pourraient être dépassés si la croissance actuelle des émissions de gaz à effet de serre se poursuit ;
2. érosion de la biodiversité : limite déjà dépassée en 2009 ;
3. perturbation du cycle de l'azote : la limite était déjà atteinte en 2009 ;
4. perturbation du cycle du phosphore : la limite est désormais franchie aussi pour le phosphore, avec cependant des variations importantes selon les régions.

L’analyse de la limite des modifications des usages des sols a été recentrée sur les processus de régulation naturelle du climat, via les échanges d’énergie, d’eau et de CO₂ entre les sols et l’atmosphère. Les chercheurs s’intéressent plus particulièrement au rôle des forêts dans cette régulation et constatent que, pour continuer à profiter de leurs bénéfices, il faudrait accroître leurs superficies, notamment celles des forêts tropicales et boréales.

Trois autres limites planétaires n’étaient pas encore franchies en 2015 :

1. utilisation d'eau douce ;
2. diminution de la couche d’ozone stratosphérique ;
3. acidification des océans.

La limites « pollution chimique », non quantifié dans l'article de 2009, est précisée. Elle correspond à la diffusion « d’entités nouvelles » dans l’environnement (molécules de synthèse, nanoparticules, radioisotopes, …), qui peut avoir des conséquences biologiques et/ou géophysiques nocives. Plus de 100 000 substances entrant dans cette catégorie sont aujourd’hui commercialisées dans le monde, avec des impacts écotoxicologiques et environnementaux largement méconnus et probablement très complexes. Les chercheurs s’estiment donc incapables de fixer une limite planétaire pour ces substances, mais invitent à mieux les surveiller et, par précaution, à limiter leur usage tant que possible.

Les auteurs insistent sur la dimension systémique des impacts causés par le dépassement des limites planétaires. Ils insistent en particulier sur les risques liés au changement climatique et à l’érosion de la biodiversité, deux limites fondamentales qui pourraient, si elles sont dépassées de manière substantielle et persistante, « entraîner le système terrestre vers un nouvel état » potentiellement destructeur, sinon pour la planète, au moins pour ses habitants. Ils rappellent aussi que l’interaction des limites entre elles ne doit pas être sous-estimée, de même que l’inertie des systèmes naturels : par exemple, même si les émissions mondiales de gaz à effet de serre s’interrompaient demain, la concentration de ces gaz déjà émis dans l’atmosphère pourrait suffire à perturber durablement le climat.

Dans les documents récents, certaines limites présentent des sous catégories. Le nombre des limites planétaires est ainsi ramené à neuf, bien que les graphiques en présentent davantage.

Notes et références

• (en) Cet article est partiellement ou en totalité issu de l’article de Wikipédia en anglais intitulé « Planetary boundaries » (voir la liste des auteurs).

• (de) Cet article est partiellement ou en totalité issu de l’article de Wikipédia en allemand intitulé « Planetare Grenzen » (voir la liste des auteurs). (pour le tableau)

Voir aussi

Bibliographie

 : document utilisé comme source pour la rédaction de cet article.

• Aurélien Boutaud et Natacha Gondran, Les Limites planétaires, La Découverte, coll. « Repères », mai 2020 (ISBN 9782348046230). 

Articles connexes

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