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Comprendre les trajectoires communes d’évolution socio-économique (SSP)

Découvrez la dernière série de scénarios d’émissions basés sur les SSP (Trajectoires communes d’évolution socio-économique, de l’anglais Shared Socio-economic Pathways). Comprenez comment les SSP diffèrent des scénarios RCP et découvrez des considérations clés lors de l’utilisation des SSP dans les évaluations des risques climatiques.

Module

Comprendre les projections futures

Format

Article

Temps de Réalisation

10 minutes

Résumé

Découvrez la dernière série de scénarios d’émissions basés sur les SSP (Trajectoires communes d’évolution socio-économique, de l’anglais Shared Socio-economic Pathways). Comprenez comment les SSP diffèrent des scénarios RCP et découvrez des considérations clés lors de l’utilisation des SSP dans les évaluations des risques climatiques.

Introduction

Les ingénieurs, les planificateurs et les décideurs du pays utilisent de plus en plus de données de modélisation climatique pour comprendre les risques accrus des changements climatiques et prendre des mesures d’adaptation, étant donné que les observations historiques seules ne conviennent pas pour évaluer les risques liés au climat futur. Les spécialistes qui emploient des données sur le climat futur souhaitent savoir à quel point il sera différent de l’actuel, et donc l’ampleur du risque que celui-ci est susceptible de présenter dans les prochaines décennies  d’ici la fin du siècle. Malheureusement, les changements à venir du climat dépendent fortement de la manière dont la société croît et se développe, des facteurs qui sont influencés par d’autres, notamment la coopération mondiale pour la réduction des émissions de gaz à effet de serre, la volonté politique et les progrès technologiques. Par conséquent, plutôt que d’offrir aux spécialistes un seul ensemble de données sur le climat futur, il est préférable de fournir un éventail de scénarios de changements climatiques qui couvrent divers niveaux d’émissions de gaz à effet de serre. Il est important de connaître ces scénarios, notamment leur définition et les principales différences entre eux, avant d’utiliser des données sur le climat futur.

Que sont les SSP?

Comme indiqué plus haut, grâce aux projections climatiques de multiples trajectoires communes d’évolution socio-économique (SSP), les spécialistes qui utilisent des données sur le climat futur peuvent explorer les changements climatiques de tout un éventail d’avenirs très différents. Les SSP sont indispensables aux travaux sur les politiques et l’adaptation au climat pour deux grandes raisons.

En premier lieu, elles décrivent les possibilités en matière de conditions socio-économiques, de changements d’utilisation des terres et d’autres facteurs climatiques anthropiques qui influencent les émissions de gaz à effet de serre, et donc le forçage radiatif. Le forçage radiatif est une façon de représenter la quantité d’énergie excédentaire bloquée dans le système climatique terrestre, due à la variation d’un facteur du changement climatique tel les concentrations de GES.

En second lieu, les SSP décrivent de manière normalisée les caractéristiques socio-économiques influant sur les émissions de gaz à effet de serre (et donc sur le forçage radiatif), illustrant les trajectoires sociétales liées aux différents niveaux de réchauffement. Qui plus est, il est possible d’« appliquer » des mesures d’atténuation potentielles à ces scénarios socio-économiques de référence pour évaluer leur efficacité quant à l’atteinte de certaines cibles, par exemple une « forte probabilité » de respecter les engagements pris au titre de l’Accord de Paris grâce à une limitation de la hausse de température mondiale bien en deçà de 2 °C par rapport aux niveaux préindustriels (SSP1-­1.9).

Des scénarios basés sur les SSP ont été utilisés dans le plus récent ensemble d’expériences de modélisation climatique, connu comme la sixième phase du Projet d’intercomparaison de modèles couplés, ou CMIP6. Les résultats de ces expériences ont formé une base pour l’évaluation des changements climatiques passés et futurs sous-tendant le sixième rapport d’évaluation du Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC).

Les cinq « familles » de scénarios basés sur les SSP utilisés dans le CMIP6 peuvent être classées selon deux axes généraux : les défis en matière d’atténuation et les défis en matière d’adaptation (figure 1). La famille SSP1 (Durabilité) n’a que de faibles défis en matière d’atténuation et d’adaptation. Dans ces scénarios, les politiques s’axent sur le bien-être humain, les technologies d’énergie propre et la préservation de l’environnement naturel. À l’opposé, la famille SSP3 (Rivalité régionale) se caractérise par de grands défis en matière d’atténuation et d’adaptation. Dans ces scénarios, le nationalisme oriente les politiques et l’accent est mis sur les problèmes régionaux et locaux plutôt que mondiaux. Les autres SSP « remplissent le spectre » des avenirs possibles. La famille SSP4 (Inégalités) est définie par de grands défis en matière d’adaptation et de faibles défis en matière d’atténuation; la famille SSP5 (Développement par les énergies fossiles), par de grands défis en matière d’atténuation et de faibles défis en matière d’adaptation; et la famille SSP2 (À mi-chemin), par des défis moyens en matière d’atténuation et d’adaptation.

 

Figure 1 : Les cinq trajectoires de scénarios basés sur les SSP utilisés dans les modèles CMIP6 et des défis plus ou moins élevés qui leur sont associés en ce qui concerne la mise en œuvre de stratégies d’atténuation ou d’adaptation.

Les récits des SSP donnent une description générale des trajectoires de développement, par exemple, pour la SSP1 (durabilité), « le monde s’oriente progressivement, mais de manière généralisée, vers une trajectoire plus durable, … la consommation est orientée vers une faible croissance matérielle et une moindre intensité des ressources et de l’énergie »1. Les récits sont cohérents en ce sens qu’ils décrivent « les principales tendances socio-économiques, démographiques, technologiques, de mode de vie, politiques, institutionnelles et autres »1 de chaque trajectoire et qu’ils étayent la manière dont ces informations sont quantifiées. Chaque récit est accompagné d’informations quantitatives sur les principaux facteurs du scénario tels que la population, la croissance économique et l’urbanisation. Pour transformer ces récits en scénarios contenant des projections quantitatives de l’utilisation de l’énergie, de l’utilisation des sols et des émissions de gaz à effet de serre et d’aérosols, des modèles d’évaluation intégrée (MEI; voir encadré 1) sont nécessaires.

Encadré 1 : Modèles d’évaluation intégrée

Les modèles d’évaluation intégrée sont des modèles informatiques complexes qui « combinent différentes sources de connaissances pour étudier comment le développement humain et les choix de société interagissent avec le monde naturel et l’affectent ».2 Ils examinent les facteurs qui influencent les émissions de gaz à effet de serre, tels que les choix d’utilisation de l’énergie, la technologie énergétique, les changements d’affectation des terres et les tendances sociétales. En reliant des modules représentant l’économie mondiale et ses systèmes énergétiques, terrestres et climatiques, ils peuvent étudier les rétroactions et les compromis et répondre aux questions « et si… ».


Tout comme il existe plusieurs modèles climatiques, il existe plusieurs MEI et chacun d’entre eux fournit une interprétation alternative des SSP.

Dans une famille de SSP donnée, il peut y avoir de multiples scénarios d’émissions menant à différents niveaux de forçage radiatif et, par conséquent, à une augmentation de la température moyenne globale (figure 3). Chaque SSP comprend un scénario « marqueur » (ou « de base » ou « de référence ») qui est considéré comme représentatif des conditions plus générales de la trajectoire. Ce scénario décrit une trajectoire de développement futur en l’absence de toute nouvelle politique climatique. Ces scénarios de référence ont servi de point de départ à l’élaboration des scénarios d’atténuation. Des hypothèses différentes concernant les ambitions en matière d’atténuation ou les contraintes sur le forçage radiatif peuvent conduire à des niveaux d’émissions différents au sein d’un même scénario socio-économique général. Par exemple, les scénarios, et SSP1-2.6 proviennent tous deux de la même famille socio-économique, soit la trajectoire SSP1 (Durabilité : Prendre le chemin vert), mais ont été contraints d’atteindre des objectifs différents en matière de forçage radiatif (1,9 Wm-2 et 2,6 Wm-2 en 2100, respectivement). Sur la base de ces contraintes, différentes mesures d’atténuation ont été appliquées pour élaborer ces deux scénarios dans le cadre du même scénario SSP.

Des scénarios basés sur le SSP ont été utilisés dans le plus récent ensemble d’expériences de modélisation climatique, connu comme la sixième phase du Projet d’intercomparaison de modèles couplés (CMIP6 pour Coupled Model Intercomparison Project 6). Les résultats de ces expériences ont donné une base pour l’évaluation des changements climatiques passés et futurs dans le sixième rapport d’évaluation (AR6) du Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC), tout comme les profils représentatifs d’évolution de concentration (RCP) ont été utilisées par les modèles climatiques CMIP5, qui ont servi de base au cinquième rapport d’évaluation du GIEC (AR5). Cinq scénarios SSP couvrant l’éventail des futurs plausibles du climat ont été retenus en priorité pour être utilisés dans les expériences du modèle climatique CMIP6 : SSP1-1.9 (le plus proche de l’objectif de 1,5°C de l’Accord de Paris), SSP1-2.6 (un scénario de 2°C à peu près égal à RCP2.6), SSP2-4.5 (à peu près égal à RCP4.5), SSP3-7.0 (un scénario moyennement élevé) et SSP5-8.5 (un scénario élevé similaire à RCP8.5).

 

Encadré 2 : Comprendre l’étiquetage SSP et RCP

Les scénarios basés sur le SSP sont étiquetés en fonction de la trajectoire et du niveau de forçage radiatif, par exemple « SSP5-8.5 ». « SSP5 » fait référence à la trajectoire socio-économique commune représentant un monde à forte consommation de combustibles fossiles, dans ce cas dominé par des défis d’atténuation. Par ailleurs, « 8.5 » fait référence au niveau de forçage radiatif (8,5 Wm-2) résultant des émissions de gaz à effet de serre dans ce scénario à la fin du siècle.

Pour les RCP, par exemple le RCP4.5, le chiffre se réfère simplement au niveau de forçage radiatif à la fin du siècle en Wm-2.

Figure 2: Séquence d’information utilisée pour prévoir les niveaux futurs de changements climatiques.

Figure 3: Modifié de Meinshausen et coll. (2020). Les scénarios de SSP et leurs cinq trajectoires socio-économiques. L’image montre des exemples de niveaux de température par rapport aux niveaux préindustriels. On y voit les températures historiques (bande jaune pâle à l’avant), les températures actuelles (2020; bloc blanc au milieu) et les ramifications des scénarios au cours du 21e siècle selon les cinq différentes trajectoires socio-économiques. Les petites barres horizontales noires sur les piliers 2100 pour chaque SSP indiquent des niveaux de température illustratifs pour la gamme de scénarios SSP qui étaient disponibles auprès de la communauté MEI au moment de la création des scénarios SSP de base. [Source : Meinshausen et al. (2020)3]

Quelles sont les différences entre les SSP et les RCP?

Bien qu’il existe plusieurs différences entre les SSP et les RCP, la différence fondamentale est liée à la manière dont les scénarios ont été élaborés, en particulier le contexte socio-économique dans les scénarios.

Les profils représentatifs d’évolution de concentration (RCP) ont été explicitement conçues pour être utilisées dans les modèles climatiques et étaient basées sur la gamme de forçage radiatif documentée dans la littérature sur les scénarios à l’époque.4 Bien que les RCP soient basés sur des ensembles de projections cohérentes en interne pour les émissions de gaz à effet de serre, les polluants atmosphériques et l’utilisation des sols (qui déterminent le niveau de forçage radiatif), il ne s’agit pas de scénarios entièrement intégrés comme les SSP. Il existe de nombreuses façons différentes de réaliser chaque RCP, c’est-à-dire que les caractéristiques socio-économiques conduisant à un niveau particulier de forçage radiatif ne sont pas normalisées comme elles le sont dans les SSP. Il est donc difficile d’établir une correspondance entre les changements sociétaux, tels que la population, l’éducation et les politiques gouvernementales, et les objectifs climatiques, tels que le maintien du réchauffement de la planète bien en dessous de 2°C.

En outre, les émissions des différents gaz à effet de serre sont légèrement différentes entre les RCP et les SSP (par exemple, le SSP5-8.5 a des émissions de CO2 plus élevées que le RCP8.5, qui a des émissions de méthane plus élevées). Cela conduit à des valeurs de forçage radiatif légèrement différentes à la fin du siècle. Ainsi, bien que les niveaux de forçage radiatif soient indiqués comme étant égaux (par exemple, RCP4.5 et SSP2-4.5), ils doivent être considérés comme des valeurs approximatives plutôt que comme des valeurs exactes à la fin du siècle. C’est l’une des raisons pour lesquelles les changements de la température moyenne globale associés aux RCP et aux SSP pour des niveaux comparables de forçage radiatif peuvent être légèrement différents, l’autre raison étant les différences dues aux progrès de la modélisation climatique entre CMIP5 et CMIP6.

Enfin, l’élaboration des SSP a été l’occasion de réexaminer les niveaux de forçage radiatif associés aux RCP. Deux scénarios d’émissions supplémentaires ont été identifiés comme prioritaires par le GIEC5 – SSP1-1.9 et SSP3-7.0. Le SSP1-1.9 est un scénario supplémentaire d’atténuation forte qui est conforme à l’objectif de 1,5°C de l’Accord de Paris de 2015. Le scénario SSP3-7.0 a été ajouté pour combler une lacune dans les RCP, à savoir un scénario supposant une réduction des contrôles de la pollution atmosphérique et donc une augmentation des émissions d’aérosols. Ce scénario suppose également l’absence de politiques climatiques supplémentaires, comme c’est le cas pour le SSP5-8.5.

Quels scénarios SSP seront sur DonneesClimatiques.ca?

Donneesclimatiques.ca héberge les projections CMIP6 basées sur quatre scénarios SSP (SSP1-2.6, SSP2-4.5, SSP3-7.0* et SSP5-8.5), comme le montre la figure 4. Ces scénarios ont été choisis parce qu’ils couvrent un large éventail du climat futur possible, que de nombreux modèles climatiques différents les ont utilisés pour faire des projections, et que leurs niveaux de forçage radiatif correspondent aux trois RCP fournis pour les projections CMIP5 (RCP2.6, RCP4.5 et RCP8.5), actuellement disponibles sur Donneesclimatiques.ca. Bien que le scénario SSP3-7.0 ne corresponde pas à un scénario RCP, c’est un scénario utile à prendre en compte car il représente l’extrémité moyenne à haute de la gamme des émissions futures, se situant entre SSP2-4.5 et SSP5-8.5, et est un scénario de référence plutôt qu’un scénario d’atténuation, c’est-à-dire qu’il n’inclut pas de politiques climatiques supplémentaires. *Il est important de noter que l’ensemble utilisé pour le scénario SSP3-7.0 ne comprend que 24 des 26 modèles utilisés pour les autres scénarios d’émissions. Les résultats des deux modèles restants (HadGEM3-GC31-LL et KIOST-ESM) n’étaient pas disponibles au moment de la réduction d’échelle. 

Les projections basées sur les scénarios RCP6.0 et SSP4-6.0 ne sont pas disponibles sur Donneesclimatiques.ca. Ces scénarios ont été considérés comme moins prioritaires et n’ont donc pas été utilisés par tous les centres de modélisation, ce qui signifie que les données disponibles sont limitées. 

Figure 4 : Représentation de l’évolution de la température à la surface du globe (par rapport aux niveaux préindustriels) selon les quatre scénarios d’émissions basés sur le SSP et disponibles sur Donneesclimatiques.ca. Il convient de noter que les incertitudes associées à chaque projection ne sont pas représentées. Données provenant de CEDA Archive.

Il y a de légères différences entre les changements de la température moyenne mondiale associés aux RCP et aux SSP ayant des valeurs de forçage radiatif comparables, en raison de l’utilisation d’une combinaison quelque peu différente de gaz à effet de serre dans les SSP et de l’application de modèles climatiques plus récents que ceux employés avec les RCP.

Quels scénarios SSP devrais-je utiliser?

Chaque spécialiste utilisant des données sur le climat futur devra répondre à la question: « Quels sont les SSP à prendre en compte? ».  Pour ce faire, le spécialiste devra d’abord répondre à un certain nombre de questions, par exemple : Quelles sont les composantes de mon projet qui sont vulnérables aux changements climatiques? Quel niveau de risque suis-je prêt à assumer? Quelle est la durée de vie de mon projet?

Dans certaines situations, par exemple dans le cas d’une autoroute, les conséquences d’une fermeture due à une inondation extrême ou à un autre risque environnemental rare mais préjudiciable peuvent être très importantes et toucher la sécurité alimentaire locale, le PIB national et la sécurité publique. Par conséquent, un planificateur qui souhaite protéger cette route contre les menaces climatiques futures, les coûts d’adaptation du scénario SSP5-8.5 (à fortes émissions) jusqu’à la fin du siècle pourraient être jugés justifiés. Cependant, dans d’autres circonstances, quand les conséquences sont moins graves ou que la probabilité de l’événement dommageable est faible, s’adapter au scénario SSP5-8.5 peut ne pas être nécessaire ou économiquement viable. Mais, quels que soient le projet et la justification, la question du niveau de risque acceptable est complexe et nécessite certainement de discuter avec divers partenaires et groupes concernés pour comprendre le vaste éventail des répercussions et implications potentielles.

L’horizon de planification d’un projet est un autre facteur important à prendre en compte dans ce processus. Sur des périodes relativement courtes (dans la prochaine décennie), l’écart entre les projections de changements climatiques résultant des différentes SSP est petite. Dans ce cas, la prise en compte de n’importe quel SSP, plutôt que de s’appuyer uniquement sur des données historiques, peut être la considération la plus importante. Toutefois, après le milieu du siècle, les projections climatiques des scénarios divergent rapidement, ce qui pourrait entraîner des impacts très différents d’un scénario à l’autre.

Dans le cas d’applications non directement liées à l’adaptation, où déterminer la vulnérabilité et le risque n’est pas une part importante du projet, le choix du SSP peut être fondé sur d’autres facteurs. Par exemple, le scénario SSP5-8.5 prévoit le réchauffement climatique le plus élevé. En tant que telle, cette SSP présente un signal fort de changements climatiques par rapport au bruit de fond de la variabilité naturelle du climat. Le rapport signal/bruit élevé peut être utile dans certains contextes de recherche. La nature complexe du système climatique, des modèles climatiques et des facteurs humains rendent difficile la détermination exacte de l’évolution du climat futur.

Ce qui est certain, c’est que le climat futur sera différent du climat passé et du climat actuel. Quel que soit le SSP qui reflète le mieux la trajectoire d’atténuation du climat, une certaine quantité de réchauffement est déjà « bloquée ». En évaluant plus d’un avenir possible, nous pouvons mieux nous préparer à un éventail de résultats possibles.

Références

  1. Riahi K. et al. (2017) : The Shared Socioeconomic Pathways and their energy, land use, and greenhouse gas emissions implications : An overview. Global Environmental Change 42: 153-168. https://doi.org/10.1016/j.gloenvcha.2016.05.009
  2. Carbon Brief (2018): Q&A: How ‘integrated assessment models’ are used to study climate change. https://www.carbonbrief.org/qa-how-integrated-assessment-models-are-used-to-study-climate-change/
  3. Meinshausen et al. (2020): The shared socio-economic pathway (SSP) greenhouse gas concentrations and their extensions to 2500. Geoscientific Model Development 13: 3571–3605. https://doi.org/10.5194/gmd-13-3571-2020.
  4. van Vuuren DP, Edmonds J, Kainuma M. et al.(2011): The representative concentration pathways: an overview. Climatic Change109, 5. https://doi.org/10.1007/s10584-011-0148-z
  5. Chen, D., M. Rojas, B.H. Samset, K. Cobb, A. Diongue Niang, P. Edwards, S. Emori, S.H. Faria, E. Hawkins, P. Hope, P. Huybrechts, M. Meinshausen, S.K. Mustafa, G.-K. Plattner, and A.-M. Tréguier, 2021: Framing, Context, and Methods. In: Climate Change 2021: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change[Masson-Delmotte, V., P. Zhai, A. Pirani, S.L. Connors, C. Péan, S. Berger, N. Caud, Y. Chen, L. Goldfarb, M.I. Gomis, M. Huang, K. Leitzell, E. Lonnoy, J.B.R. Matthews, T.K. Maycock, T. Waterfield, O. Yelekçi, R. Yu, and B. Zhou (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, pp. 147–286, doi:10.1017/9781009157896.003.

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