Assessment of climate change mitigation options

Evaluation d’options d’atténuation du changement climatique Cette thèse présente une analyse de différentes options d'atténuation du changement climatique, évaluées à l'aide de modèles numériques qui intègrent les déterminants socio-économiques des émissions de gaz à effet de serre dans une approche multidisciplinaire.La première option est une option de politique économique consistant à stimuler les économies ralenties par la pandémie de COVID-19, tout en favorisant la transition énergétique en orientant les plans de relance vers des technologies bas-carbone. Nous avons proposé un calcul des effets des plans de relance sur les émissions mondiales de CO2 à l'horizon 2030, en m'appuyant sur des résultats de modèles d'évaluation intégrée antérieurs à la pandémie, que nous avons croisé avec des bases de données recensant les montants dédiés aux investissements bas-carbone liés aux plans de relance. Cette estimation simple, ainsi que deux autres approches auxquelles elle est comparée (les projections de l'agence internationale de l'énergie et des travaux de modélisation entrée-sortie), suggèrent que les plans de relance bas-carbone auront une influence limitée sur les émissions futures.Nous avons ensuite couplé un modèle du système énergétique (GET) avec un modèle simple du climat, du cycle du carbone et de la chimie atmosphérique (ACC2) pour étudier deux techniques d'éliminations des gaz à effet de serre.La première, appelée altération forcée du basalte (EW pour « enhanced weathering »), est une technique d'élimination du carbone (EDC) consistant à appliquer des poudres de basalte sur des champs cultivés ou les forêts, afin de minéraliser le carbone atmosphérique d'une part et d'augmenter la production biologique d'autre part. La minéralisation du carbone atmosphérique est due à la libération de cations basiques. L'augmentation de la production biologique est due à l'apport en nutriments, notamment en phosphore. Les deux processus sont intégrés au modèle GET-ACC2, le second via une représentation agrégée du cycle du phosphore calibrée sur le modèle de surfaces continentales ORCHIDEE-CNP. Les aspects énergétiques des processus de production, de transport et d'épandage des poudres de basalte sont quant à eux intégrés au modèle du système énergétique. Le modèle suggère que l'application de basalte sur les sols forestiers peut séquestrer jusqu'à deux fois plus de carbone qu'une application uniquement agricole, et réduire considérablement les coûts pour atteindre les objectifs de température de l'accord de Paris, dans une approche coût-efficacité. Nous montrons également comment la compétition entre l'EW et la bioénergie avec capture et stockage du carbone (BECCS) dépend de la formulation des objectifs climatiques.Enfin, nous étudions l'élimination du méthane atmosphérique, un ensemble de méthodes encore embryonnaires qui a reçu moins d'intérêt que l'EDC. Nous supposons que le rôle de l'EDC dans une trajectoire d'atténuation donnée peut être quantifié par les émissions brutes cumulées de CO2 et les coûts économiques associés à cette trajectoire. A l'aide du modèle GET-ACC2, nous établissons le cahier des charges, concernant le coût unitaire et de potentiel d'élimination, qu'une technique d'élimination du méthane devrait respecter afin de jouer le même rôle que la BECCS dans l'atteinte de différents objectifs climatiques. Nous comparons les scénarios associés à un déploiement à grande échelle de l'une ou l'autre de ces technologies. Nous observons également que tenir compte de l'augmentation future des émissions naturelles de méthane due au réchauffement global requiert des efforts plus importants de réduction de tous les gaz à effet de serre, mais n'a pas pour effet de rendre l'élimination du méthane plus nécessaire que celle du carbone.