Limites planétaires

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Les limites planétaires et leur dépassement en 2022[1],[2],[3],[4]. Le cercle en pointillés représente l'estimation des limites de durabilité et les zones colorées l'estimation de leur état en 2022, la couleur orange représentant un dépassement.
Les neuf limites planétaires :
(1) Changement climatique ;
(2) Érosion de la biodiversité ;
(3) Modifications des usages des sols ;
(4) Utilisation d’eau douce ;
(3) Perturbation des cycles biochimiques de l'azote et du phosphore ;
(6) Acidification des océans ;
(7) Aérosols atmosphériques;
(8) Diminution de la couche d’ozone ;
(9) Pollution chimique (nouvelles entités).

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 vingt-six chercheurs et publié en 2009. Il a depuis été mis à jour par des publications régulières.

Il consiste en neuf limites planétaires, dont huit sont chiffrées par les chercheurs et six sont déjà franchies. Neuf processus sont retenus comme limites, car ensemble ils remettent en cause 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, l'introduction entités nouvelles dans l’environnement (pollution chimique) et l'augmentation des aérosols dans l’atmosphère.

Définition[modifier | modifier le code]

Les limites planétaires sont des seuils à l'échelle mondiale à ne pas dépasser pour que l’humanité puisse 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 Rockström (en) du Stockholm Resilience Centre (en) et Will Steffen de l'université nationale australienne, dans un article publié dans les revues Nature[1] et Ecology and Society (en)[5]. 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 Éric Lambin.

Depuis, l'estimation des limites planétaires a été affinée par plusieurs études scientifiques [2],[3].

Neuf limites planétaires sont définies. Pour chaque limite, un indicateur et une valeur seuil sont estimés en quantité émise ou extraite de l’environnement[6].

Six de ces limites sont en 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 : mesurée par la biodiversité génétique et la biodiversité fonctionnelle. Pour biodiversité génétique, la limite fixée à taux d’extinction de dix espèces sur un million par an (le taux « normal » est d'environ une espèce sur un million par an)[2]. Or, le taux actuel d’extinction planétaire serait de cent à mille espèces sur un million par an[7]. 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 fixée à 90 %[2] ;
  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 dix 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 fixée à 70 % de la surface de forêt avant défrichement par l'humanité[2] ;
  5. Introduction de nouvelles entités dans l'environnement (métaux lourds, composés organiques synthétiques[8],[3], composés radioactifs[9]) facteurs de pollution ;
  6. Utilisation d’eau douce : inférieure à 4 000 km3/an de consommation des ressources en eaux de ruissellement[2]. Une étude publiée en avril 2022 considère l'eau verte dans l'estimation de la limite et estime que celle-ci est dépassée[10],[11];

Deux limites planétaires ne sont pas franchies à l'échelle de la planète :

  1. 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 ;
  2. 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.

Une limite n'a pas été quantifiée à l'échelle de la planète :

  1. 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[6]
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[12]

+3,18 W/m2[13]

oui
Acidification des océans Saturation moyenne globale en aragonite dans les eaux de surface (unités Omega[14]) min. 2,75

(80 % du niveau pré-industriel)

3,03

(88 % du niveau pré-industriel)[15]

non
Diminution de l'ozone stratosphérique Concentration de l'ozone strasphérique (unité Dobson) min. 275 DU 220–450 DU[16] Non

(régional et dans le temps)

Charge en aérosols atmosphériques Épaisseur optique d'aérosols pas de limite globale définie

Asie du Sud : max. 0,25

-

Asie du Sud : 0,3–0,4[17]

non quantifié

(dépassé à l'échelle 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[18]

Régional: 14 Tg/an[19]

oui
Cycle de l'azote Fixation biologique industrielle et intentionnelle de l'azote (téragrammes par an) max. 62 Tg/an 150–180 Tg/an[20] oui
Consommation d'eau douce Consommation globale d'eau de surface et de nappe phréatique (kilomètres cubes par an)[2] max. 4 000 km3/an 2 600 km3/an[2] non[2]
Utilisation d'eau verte[10],[11] oui[10]
Changement d'usage des sols Part de la forêt originelle min. 75 % 62 %[2] oui
Intégrité de la biosphère Diversité génétique Taux d'extinction : Nombre d'extinctions par million d'espèce et par an (E/MEA)[21] max. 10 E/MEA[2] 100–1 000 E/MEA[2] oui
Diversité fonctionnelle Index de biodiversité min. 90 % Non quantifié à l'échelle globale

84 % pour l'Afrique australe[2]

non quantifié

(dépassé à l'échelle régionale)

Introduction d'entités nouvelles dans l'environnement Concentration de substances toxiques, de plastiques, de perturbateurs endocriniens, d'éléments-traces métalliques et contamination radioactive Une étude de 2022 quantifie cette limite et estime qu'elle est dépassée[8],[3]. oui[8],[3]

Historique[modifier | modifier le code]

Définition initiale de 2009[modifier | modifier le code]

Les neuf limites planétaires selon le rapport de Rockström et al. publié dans Nature en 2009[1],[4]. Les zones en rouge représentent l'état actuel estimé et le cercle vert définit les limites estimées.

En 2009, une équipe internationale de vingt-six chercheurs, menés par Johan Rockström (en) du Stockholm Resilience Centre (en) et Will Steffen de l'université nationale australienne, publie un article dans les revues Nature[1] et Ecology and Society (en)[5], 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 Éric 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[6] :

  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 dix espèces par an sur un million. Or, le taux actuel d’extinction planétaire serait cent à mille fois supérieur à l'échelle de la planète[7]. 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[6] :

  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[6] :

  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[modifier | modifier le code]

Limites planétaires telles que redéfinies en 2015[2].

En , 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[2],[22],[23] :

  • 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 ;
  • érosion de la biodiversité : limite déjà dépassée en 2009 ;
  • perturbation du cycle de l'azote : la limite était déjà atteinte en 2009 ;
  • 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 :

La limite « 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, dont les impacts écotoxicologiques et environnementaux sont 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 autant 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 réchauffement 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[24],[9].

Prises en compte[modifier | modifier le code]

Nations unies[modifier | modifier le code]

Le Secrétaire général des Nations unies Ban Ki-moon entérine le concept de limites planétaires le , 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[25],[26].

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 »[27]. 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–. 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 »[28].

Selon un rapport du Bureau des Nations unies pour la réduction des risques de catastrophe (UNDRR (en)), l’humanité entre dans « une spirale d’autodestruction », en raison d’une « perception erronée des risques guidée par «l'optimisme, la sous-estimation et l'invincibilité », conduisant à des décisions politiques, financières et de développement qui exacerbent les vulnérabilités et mettent des vies en danger »[29].

Union européenne[modifier | modifier le code]

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 »[30].

France[modifier | modifier le code]

Schéma utilisé par le CGDD en 2019, inspiré du « concept du donut » des limites planétaires[31], 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[9].

Suisse[modifier | modifier le code]

En Suisse, une Initiative populaire fédérale a été lancée en 2021 par la section jeune des Verts pour demander d'inscrire dans la constitution l'obligation pour l'économie de respecter les limites planétaires[32].

Élargissement du concept : limites planétaires et seuils de bien-être social[modifier | modifier le code]

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 onze 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.

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. a b c et d (en) Johan Rockström et al., « A safe operating space for humanity », Nature,‎ (lire en ligne, consulté le ).
  2. a b c d e f g h i j k l m n et o (en)Planetary boundaries: Guiding human development on a changing planet, Science, .
  3. a b c d et e Linn Persson, Bethanie M. Carney Almroth, Christopher D. Collins et Sarah Cornell, « Outside the Safe Operating Space of the Planetary Boundary for Novel Entities », Environmental Science & Technology,‎ (ISSN 0013-936X, DOI 10.1021/acs.est.1c04158, lire en ligne, consulté le ).
  4. a et b (en) « Planetary boundaries research » [« Recherche sur les limites planétaires »], sur Stockholm Resilience Centre (en).
  5. a et b (en) « Planetary Boundaries: Exploring the Safe Operating Space for Humanity », Ecology and Society (en),‎ (lire en ligne, consulté le ).
  6. a b c d et e Boutaud et Gondran 2020, p. 19-34.
  7. a et b (en) J.H. Lawton et R.M. May, Extinction rates, Oxford, Royaume-Uni, Presse de l'université d'Oxford.
  8. a b et c « Pollution chimique : la planète a franchi la ligne rouge », sur Reporterre, .
  9. a b et c L'environnement en France 2019, Commissariat général au développement durable, 220 p., PDF (lire en ligne), p. 11, « La France et les « neuf limites planétaires » ».
  10. a b et c (en) A planetary boundary for green water, Nature Reviews Earth & Environment, 26 avril 2022.
  11. a et b Reporterre, « L'humanité a dépassé une limite planétaire : l'humidité des sols », sur Reporterre, le quotidien de l'écologie (consulté le )
  12. Service des données et études statistiques (SDES), « Causes du changement climatique », sur Chiffres clés du climat 2022, (consulté le ).
  13. (en) James Butler, Stephen Montzka, « The NOAA annual greenhouse gas index (AGGI) », sur Global Monitoring Laboratory, U.S. Department of Commerce – National Oceanic & Atmospheric Administration, (consulté le ).
  14. (en) « ORNL/CDIAC-105 : Program Developed for CO2 System Calculations », sur ncei.noaa.gov (consulté le ).
  15. (en) Li-Qing Jiang, Richard A. Feely, Brendan R. Carter, Dana J. Greeley, Dwight K. Gledhill, Climatological distribution of aragonite saturation state in the global oceans, (ISSN 0886-6236).
  16. (en) « Antarctic Ozone », sur legacy.bas.ac.uk, British Antarctic Survey, .
  17. (en) Rohit Srivastava, « Trends in aerosol optical properties over South Asia », International Journal of Climatology, Royal Meteorological Society,‎ (DOI 10.1002/joc.4710).
  18. (en) Stephen R. Carpenter et Elena M. Bennett, Reconsideration of the planetary boundary for phosphorus, Elsevier, (ISBN 978-0-12-811836-8).
  19. (en) Graham K. MacDonald, Elena M. Bennett, Philip A. Potter et Navin Ramankutty, « Agronomic phosphorus imbalances across the world’s croplands », Proceedings of the National Academy of Sciences,‎ (DOI 10.1073/pnas.1010808108).
  20. (en) D. L. N. Rao et D. Balachandar, Nitrogen Inputs From Biological Nitrogen Fixation in Indian Agriculture, (ISBN 9780128118368).
  21. (en) Georgina M. Mace, Belinda Reyers, Rob Alkemade et Reinette Biggs, « Approaches to defining a planetary boundary for biodiversity », Global Environmental Change, vol. 28,‎ , p. 289–297 (ISSN 0959-3780, DOI 10.1016/j.gloenvcha.2014.07.009, lire en ligne, consulté le ).
  22. « Quatre limites planétaires mondiales sont aujourd’hui dépassées », Futuribles, .
  23. Natacha Gondran, « Apprendre à respecter les limites planétaires », sur Institut Momentum, .
  24. « Présentation du concept des limites planétaires », notre-environnement.gouv.fr, Commissariat général au développement durable (consulté le ).
  25. (en)« Climate change: Understanding Rio+20 », UN Office for the Coordination of Humanitarian Affairs, ITIN, .
  26. (en) « Rio+20 zero draft accepts 'planetary boundaries' », Science and Development Network (en), .
  27. (en)« Secretary-General Highlights Key Points... », United Nations News, .
  28. (en) « Your guide to science and technology at Rio+20 », Science and Development Network (en), .
  29. « La perception erronée des risques par l'humanité renverse les progrès mondiaux dans une « spirale d'autodestruction », selon un nouveau rapport de l'ONU », sur UNDRR, .
  30. « Programme d’action général de l’Union pour l’environnement à l’horizon 2020 : "Bien vivre, dans les limites de notre planète" », sur Union Européenne, (consulté en ).
  31. Kate Raworth, A safe and just space for humanity : Can we live within the doughnut?, Oxfam International, coll. « Policy Papers », , 26 p. (ISBN 978-1-78077-059-8, présentation en ligne, lire en ligne [PDF]).
  32. Sami Zaïbi, « Des chercheurs suisses s’engagent pour inscrire les enjeux écologiques dans la Constitution », Le Temps,‎ (lire en ligne, consulté le ).

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Bibliographie[modifier | modifier le code]

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Articles connexes[modifier | modifier le code]

Lien externe[modifier | modifier le code]