Limites planétaires : où en sommes-nous ?

La vie sur Terre est conditionnée par les interactions entre des processus biologiques, physiques et chimiques. L’équipe internationale de chercheurs dirigée par Johan Rockström du SRC, est parvenue à en identifier neuf. Elle a établi, pour chacun d’entre eux, les seuils à ne pas dépasser, sous peine de provoquer des modifications brutales et irréversibles des équilibres naturels. Publiés en 2009 dans la revue Nature, ces travaux font l’objet de recherches continues. Ils ont été révisés en 2015, et une nouvelle fois en septembre 2023. Depuis cette dernière actualisation (2023), le SRC dispose d’indicateurs pour chacune des 9 limites planétaires. Ces indicateurs sont présentés sous la forme de seuils, avec une valeur basse (appelée « frontière planétaire ») et une valeur haute (« limite planétaire »). Dès le franchissement de la valeur basse, on entre dans une zone d’incertitude, le risque s’élevant de plus en plus, à mesure que l’on s’approche de la valeur haute de la limite.

Les 9 limites planétaires

• le changement climatique ;
• l’érosion de la biodiversité ;
• la perturbation des cycles de l’azote et du phosphore ;
• le changement d’usage des sols ;
• le cycle de l’eau douce ;
• l’introduction d’entités nouvelles dans la biosphère ;
• l’acidification des océans ;
• l’appauvrissement de la couche d’ozone ;
• l’augmentation de la présence d’aérosols dans l’atmosphère.

En septembre 2023, seules les trois dernières limites n’avaient pas été franchies.

Avec six limites franchies sur neuf, la planète se trouve aujourd’hui bien au-delà de l’espace de fonctionnement sûr pour l’humanité.

Sources : CGDD, 2023 Agrandir et voir cette illustration en taille réelle (même fenêtre)

Transcription

Les neuf limites planétaires

Note : La situation décrite est celle connue avant la dernière publication du Stockholm Resilience Centrede septembre 2023

Changement climatique

Les émissions anthropiques perturbent l’équilibre climatique avec de multiples conséquences : hausse des températures, événements climatiques extrêmes, montée des océans, disparition d’espèces…

Limite dépassée (risque élevé)

Données Monde :

Augmentation constante de la concentration de CO₂ dans l’atmosphère : 425 ppm en 2023 contre 280 ppm en 1850.

Données France :

L’empreinte CO₂ moyenne des Français dépasse de 48 % l’empreinte CO₂ moyenne mondiale.

Érosion de la biodiversité

Destruction d’habitats, exploitation d’espèces, pollution… le déclin de la nature s’accentue, menaçant la santé des écosystèmes et le bien-être humain.

Limite dépassée (risque élevé)

Données Monde :

Entre 100 et 1 000 extinctions d’espèces par an sur 1 million d’espèces.

Données France :

L’indice de risque d’extinction d’espèces a augmenté de 99 % entre 2 000 et 2022, contre 36 % dans le reste du monde.

Perturbation des cycles biogéochimiques de l’azote et du phosphore

L’excès d’azote et de phosphore apporté aux cultures (engrais) dégrade les milieux aquatiques : eutrophisation des rivières et anoxie des océans.

Limite dépassée (risque élevé)

Données Monde :

150 Mt d’azote rejetées dans la nature (seuils limites : 62 – 82 Mt) et 22 Mt de phosphore arrivant en mer par les cours d’eau chaque année (limites : 11 – 100 Mt).

Données France :

L’excès d’azote atteint la limite planétaire (55 kg/ha). L’excès de phosphore (2 kg/ha) respecte la limite.

Changement d’usage des sols

La déforestation au profit de l’agriculture réduit la capacité des forêts à jouer leur rôle de puits de carbone indispensable à la régulation du climat.

Limite avec une forte incertitude (risque croissant)

Données Monde :

Seulement 62 % de la surface occupée par des forêts avant 1 700 est toujours boisée en 2015.

Données France :

Par ses importations de matières premières, la France exerce une pression forte sur la ressource foncière étrangère.

Utilisation et cycle de l’eau douce

Les prélèvements en eau douce pour les besoins des activités humaines affectent les écosystèmes en perturbant le cycle de l’eau.

Limite avec une forte incertitude (risque croissant)

Données Monde :

Eau bleue : 2 600 km³/an prélevés (seuils limites : 4 000 – 6 000 km³/an)
Eau verte : anomalie d’humidité pour 18 % des sols (limite : 10 %)

Données France :

0,2 % des prélèvements nets mondiaux annuels pour l’eau bleue, avec localement des tensions saisonnières.

Acidification des océans

La dissolution de CO₂ dans l’océan réduit le pH de l’eau de mer, entraînant une diminution des carbonates nécessaires à la formation des coquillages en aragonite.

Limite non dépassée

Données Monde :

En 2015, l’état de saturation de l’eau de mer en aragonite est estimé à 84 % du niveau préindustriel.

Appauvrissement de l’ozone stratosphérique

Les substances appauvrissant la couche d’ozone réduisent son rôle protecteur face aux rayons du soleil, nocifs pour la santé humaine et les écosystèmes.

Limite non dépassée

Données Monde :

La concentration d’ozone dans la stratosphère est estimée à 285 DU (unités Dobson) en 2015 (limite : 275 DU).

Augmentation des aérosols dans l’atmosphère

Une quantité croissante d’aérosols (petites particules en suspension) émis dans l’atmosphère perturbe le climat et a des effets sur la santé humaine.

Limite non quantifiée

Données Monde :

Pas de seuil global défini en l’absence de connaissances suffisantes.

Introduction d’entités nouvelles dans la biosphère

La production de produits chimiques et plastiques augmente si vite que la capacité d’évaluation des risques pour l’homme et la biosphère est dépassée.

Limite dépassée (risque élevé)

Données Monde :

Produits chimiques : production multipliée par 50 depuis 1950. Produits plastiques : + 79 % entre 2 000 et 2015

Limites planétaires : quelle utilisation en France ?

Publié tous les quatre ans par le Commissariat général au développement durable (CGDD), le « Rapport sur l’état de l’environnement en France » a utilisé pour la première fois en 2019 le cadre d’analyse des limites planétaires pour évaluer l’impact global des modes de vie, de consommation et de production des Français.

En 2023, un nouveau rapport du CGDD « La France face aux limites planétaires » a repris cette approche et détaillé la contribution de la France au dépassement de cinq des neuf limites pouvant faire l’objet d’une analyse de portée nationale.

Pour aller plus loin

Comment sait-on si la planète atteint ou dépasse ses limites ?

Les mécanismes essentiels à l’équilibre du système Terre sont interconnectés et interdépendants. De fait, les interactions entre les processus sont nombreuses : par exemple, le changement climatique contribue à l’acidification des océans ; la perturbation du cycle de l’eau douce ou le changement d’usage des sols accentuent l’érosion de la biodiversité. Cet aspect systémique est fondamental : pour agir sur une des limites planétaires, il convient d’appréhender les limites de manière globale et transversale.

Petit inventaire des limites planétaires, et de leurs implications à l’échelle de la France.

Changement climatique

La concentration de CO₂ dans l’atmosphère est l’un des paramètres permettant de mesurer le changement climatique. La limite a été franchie. En 1850, la concentration de CO₂ dans l’atmosphère était de 280 parties par million (ppm). Elle est de 425 ppm en 2023.

Entre 1850 et 2021, la France a émis 2,3 % du CO₂ accumulé dans l’atmosphère. La stratégie nationale bas-carbone prévoit une réduction de 55 % des émissions françaises d’ici à 2030 par rapport à 1990, pour atteindre la neutralité carbone en 2050.

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Érosion de la biodiversité

Pour évaluer l’intégrité de la biosphère, on dispose de plusieurs indicateurs dont le taux d’extinction sur un million d’espèces par an. Alors que le seuil bas de la limite est fixé à 10 extinctions par an sur un million d’espèces, chaque année entre 100 et 1 000 extinctions sur un million d’espèces sont enregistrées dans le monde.

En France métropolitaine, l’indice de risque d’extinction d’espèces augmente plus rapidement (+ 99 % entre 2000 et 2022) qu’à l’échelle européenne (+ 67 %) ou mondiale (+ 36 %).

La France dispose d’une stratégie pour la biodiversité à l’horizon 2030, contribuant ainsi à la mise en œuvre du cadre mondial pour la biodiversité, adopté en 2022.

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Perturbation des cycles de l’azote et du phosphore

L’azote et le phosphore sont des éléments indispensables à la croissance des végétaux. Le premier est naturellement présent dans tous les milieux, le second se trouve essentiellement dans les roches sédimentaires. Leur utilisation massive comme engrais, leur présence dans les rejets d’eaux usées, conduisent à polluer les milieux aquatiques et à perturber les écosystèmes. Alors que la quantité d’azote rejetée par les activités humaines devrait être comprise entre 62 et 82 millions de tonnes par an (Mt/an) à l’échelle mondiale, elle atteint 190 Mt/an en 2023. La quantité de phosphate (dérivé du phosphore) que les cours d’eau déversent dans les océans reste, avec 22,6 Mt/an, dans la partie basse du seuil, comprise entre 11 et 100 Mt/an. Mais celle épandue, mondialement, sur les sols agricoles atteint 17,5 Mt/an alors qu’il ne faudrait pas dépasser la limite supérieure de 11,2 Mt/an.

En France, des programmes d’action nationaux et régionaux veillent à limiter la sur-fertilisation et à protéger les rivières et les nappes d’eau. Mais si les quantités d’azote et de phosphore vendues en France diminuent, le surplus d’azote en France atteint la valeur limite.

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Changement d’usage des sols

À l’échelle mondiale, le changement d’usage des sols s’évalue en comparant la surface forestière actuelle à celle d’avant 1700. Pour le bon fonctionnement de la planète, il est nécessaire de conserver 75 % de la superficie forestière « originelle » et de ne pas passer sous la limite critique des 54 % (moyenne des écosystèmes forestiers tropicaux, tempérés et boréaux). Aujourd’hui seules 60 % des surfaces forestières d’avant 1 700 sont encore boisées. La déforestation à l’échelle mondiale se rapproche dangereusement de la limite supérieure.

En France, la surface forestière augmente : elle est passée de 16,2 millions d’hectares (Mha) en 2010 à 17 Mha en 2020. Cependant, par ses importations de matières premières, la France exerce une pression forte sur la ressource foncière à l’étranger. Pour y remédier, elle a adopté une stratégie de lutte contre la déforestation importée. Par ailleurs elle a inscrit l’objectif de zéro artificialisation nette en 2050 dans la loi climat et résilience du 22 août 2021.

Pour aller plus loin

Cycle de l’eau douce

La limite sur le cycle de l’eau douce a été franchie en 2022. À cette date, les chercheurs ont pris en compte un nouvel indicateur en plus de celui de l’eau « bleue » (eau des rivières, lacs et nappes souterraines). Ils ont introduit l’eau « verte », c’est-à-dire la quantité d’eau absorbée par les végétaux ainsi que la perturbation de ces quantités par rapport à la période préindustrielle. Pour ce nouveau critère, les valeurs inférieures de la limite sont franchies, tandis que les limites supérieures n’ont pas été atteintes. En septembre 2023, plus de 15 % des sols planétaires présentaient un déficit hydrique quand la valeur limite est fixée à 11,1 %.

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Transcription de la figure 3839

Illustration du cycle de l’eau montrant les différentes étapes, dont l’évaporation d’un plan d’eau, la condensation formant des nuages, les précipitations sous forme de pluie, le ruissellement de surface menant au plan d’eau, et l’infiltration dans le sol. Le cycle est représenté de manière simplifiée avec en arrière-plan des montagnes, une forêt et le soleil.

En France, le plan d’action pour une gestion résiliente et concertée de l’eau, présenté en mars 2023, vise une plus grande sobriété, avec l’objectif, pour tous les acteurs et dans chaque territoire, d’une diminution de 10 % des prélèvements d’ici 2030.

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Introduction d’entités nouvelles dans la biosphère

Depuis 2015 et l’élargissement de son périmètre, cette limite planétaire concerne toutes les substances chimiques ou biologiques (plastiques, médicaments, pesticides, nanomatériaux, OGM…) susceptibles d’affecter les écosystèmes, les organismes vivants et la santé. Elle est quantifiée sous forme de pourcentage de produits rejetés dans l’environnement sans test de sécurité adéquat. Elle est largement dépassée. Aujourd’hui, 350 000 produits chimiques sont mis sur le marché mondial, une production multipliée par 50 depuis 1950. Environ 80 % des produits chimiques actuellement enregistrés dans le cadre du règlement européen sur l’enregistrement, l’évaluation et l’autorisation des substances chimiques (REACH) sont utilisés sans avoir encore fait l’objet d’une évaluation de leur innocuité.

En France, la culture des OGM à des fins commerciales est interdite depuis 2008. Par ailleurs, la loi anti-gaspillage pour une économie circulaire, publiée en 2020, prévoit la fin de la mise sur le marché des emballages de plastique à usage unique d’ici 2040.

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Les produits chimiques

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Acidification des océans

Les océans absorbent 25 % du CO₂ présent dans l’atmosphère. L’augmentation de la quantité de CO₂ due aux activités humaines perturbe les équilibres biogéochimiques des océans. En s’y dissolvant, le carbone les acidifie. Cette acidification pèse sur les écosystèmes et la biodiversité. La mesure du taux d’aragonite (un carbonate de calcium produit par les organismes marins pour fabriquer leur coquille ou leur squelette calcaire) dans les eaux de surface a été retenue comme indicateur de l’acidité des océans. Le taux actuel est proche de la limite, sans toutefois la dépasser. Mais si rien ne change, elle sera atteinte en 2050.

Au-delà des actions mises en place pour limiter ses émissions de CO₂, la France mène une politique ambitieuse pour protéger les récifs coralliens, à titre d’exemple la stratégie nationale des aires protégées propose l’inscription de 100 % des récifs coralliens en zones protégées d’ici 2025.

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Appauvrissement de la couche d’ozone

En 1987, la communauté internationale adoptait le protocole de Montréal pour réduire drastiquement la production et la consommation de substances détruisant la couche d’ozone, notamment les chlorofluorocarbures (CFC). Cette mobilisation a porté ses fruits : la concentration d’ozone dans la stratosphère a retrouvé des valeurs proches de l’ère préindustrielle.

En France, les CFC ont été remplacés progressivement par des hydrofluorocarbures (HFC). S’ils n’ont pas d’impact sur l’ozone, ceux-ci sont de puissants gaz à effet de serre. Le gouvernement a mis en place des dispositifs d’aides pour accompagner les entreprises souhaitant utiliser des alternatives aux HFC : leurs émissions ont diminué de 40 % entre 2011 et 2021.

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Appauvrissement de l’ozone stratosphérique

L’ozone stratosphérique désigne la couche de l’atmosphère comprise entre 20 et 50 km d’altitude. En filtrant une grande partie des (...)

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Augmentation de la présence d’aérosols dans l’atmosphère

Si certaines des particules en suspension dans l’air sont d’origine naturelle, une part croissante provient des activités humaines, soit directement, soit indirectement lors de réactions chimiques entre des gaz ou des particules déjà présents dans l’air. Ces aérosols affectent le climat, soit en réfléchissant le rayonnement solaire (ils provoquent alors un refroidissement), soit en l’absorbant (ce qui réchauffe l’atmosphère). Selon la dernière estimation (2023) du Stockholm Resilience Centre, les valeurs actuelles sont inférieures à la zone de risque pour l’équilibre de la planète. La présence dans l’air de particules fines représente toutefois un danger pour la santé humaine : en 2019, l’Organisation mondiale de la santé (OMS) estimait à 4,2 millions le nombre de décès prématurés provoqués par la pollution de l’air extérieur dans les villes et les zones rurales.

En France, le plan national de réduction des émissions de polluants atmosphériques adopté en décembre 2022 prévoit notamment la mise en place de zones à faibles émissions dans les agglomérations de plus de 150 000 habitants.

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La pollution de l’air extérieur

Chaque année en France, la pollution atmosphérique aux particules fines serait responsable de 40 000 décès et produit des effets (...)

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