La modification du rayonnement solaire (SRM) est une méthode proposée pour limiter le réchauffement de la planète et ses conséquences. Cette méthode gagne en intérêt dans la communauté du changement climatique en tant que complément potentiel aux mesures d'atténuation conventionnelles (la réduction des émissions et la captation du CO2) pour éviter le dépassement d'un certain seuil de température dans le cadre d'une trajectoire de dépassement. Dans cette approche connue sous le nom de peak-shaving, la SRM permettrait de maintenir la température moyenne mondiale en dessous du seuil pendant le dépassement qui se produirait autrement, jusqu'à ce que les mesures d'atténuation aient suffisamment réduit la concentration de CO2 dans l'atmosphère. Actuellement, le concept du peak-shaving suppose que la mise en place de la SRM est totalement découplée des mesures d'atténuation conventionnelles. Cette hypothèse d'additivité ne tient pas compte des liens potentiels entre les éléments essentiels des trajectoires de dépassement, c'est-à-dire les réductions d'émissions et les émissions nettes négatives, et une intervention de la SRM. L'objectif de cette thèse est d'évaluer l'importance de ces couplages physiques actuellement non pris en compte entre l'atténuation et la SRM. Il est montré que la marge d'incertitude concernant les futures réductions d'émissions et les émissions nettes négatives mène à un large éventail de trajectoires différentes de déploiement de la SRM, mettant en évidence l'incertitude actuellement impliquée par le peak-shaving et les implications potentielles de la non-additivité. L'hypothèse d'additivité de la SRM et de l'atténuation est ensuite analysée en examinant l'impact de la SRM sur la faisabilité de la décarbonisation avec les énergies renouvelables et le changement de la charge d'émissions négatives dans le cadre de la SRM. Le potentiel de réduction des émissions avec les sources d'énergie renouvelables éoliennes et solaires pourrait devenir plus difficile avec la SRM. Cependant, la quantité d’émissions négatives pourrait être réduite lors de la phase ascendante du déploiement de SRM, ce qui suggère que les changements dans les puits de carbone terrestres et océaniques au cours des premières décennies pourraient compenser une partie de la réduction du potentiel de décarbonation. Néanmoins, cet avantage induit par des puits de carbone naturels plus efficaces n'est pas durable dans le temps et se transforme en un handicap lors des phases ultérieures du déploiement de la SRM. Les résultats de cette thèse suggèrent donc que l'hypothèse d'additivité n'est pas justifiée en raison des impacts physiques liés à l'utilisation de la SRM sur la trajectoire d'atténuation. Ces résultats suggèrent aussi qu’un cadre conceptuel intégrant l’ensemble des couplages physiques dans le déploiement de SRM à grande échelle est nécessaire dans la mesure où la certitude sur laquelle repose encore aujourd’hui tous les scénarios de “peak-shaving” peut être erronée. Les modèles actuels de scénarios intégrés de politique climatique ne sont pas bien adaptés à cet objectif puisqu'il n'y a pas de rétroaction directe entre l'impact climatique du SRM et la trajectoire d'atténuation de base. Cette thèse montre comment cette absence d'interaction et d’intégration entre les modèles constitue une limitation majeure dans les simulations de SRM et un obstacle à l'évaluation complète des scénarios de SRM. |
Solar Radiation Modification (SRM) is a proposed method to halt global warming and related impacts. This method is gaining interest in the climate change community as a potential supplement to conventional mitigation (emission reduction and carbon dioxide removal) to avoid surpassing a given temperature threshold in an overshoot pathway. In this so-called peak-shaving framework, SRM would lower global mean temperature to below the threshold during the otherwise occurring overshoot until mitigation has sufficiently brought down atmospheric CO2. At present, the peak-shaving framework assumes that SRM can be added independently to conventional mitigation. This additivity assumption disregards potential interlinkages between the critical components of overshoot pathways, emission reductions and net-negative emissions, and an SRM intervention. The aim of this thesis is to assess the importance of these currently unaccounted physical couplings between mitigation and SRM. It is demonstrated that the range of uncertainty in future emission reductions and net-negative emissions leads to a wide spectrum of different SRM deployment trajectories, highlighting the uncertainty currently implied by the peak-shaving framework and potential implications of non-additivity. The additivity assumption of SRM and mitigation is subsequently scrutinized by examining the impact of SRM on the practicality of decarbonization with renewable energy and the change in negative emission burden under SRM. The potential to reduce emissions with wind and solar renewable energy sources may become more challenging with SRM. However, the negative emission burden could be reduced during the upscaling of SRM deployment which may suggest that changes in land and ocean carbon sinks during the first decades could compensate for some of the reduced decarbonization potential. Nevertheless, this carbon uptake benefit is not sustainable and turns into an additional burden during later stages of SRM deployment. The results of this thesis therefore suggest that the additivity assumption does not hold in terms of physical impacts of SRM on mitigation, since the deployment of it can significantly change the underlying emissions trajectory. This provides a step away from the highly idealized concept of the current peak-shaving framework towards a more comprehensive outlook on the uncertainties implied by such a deployment. This is important because the certainty that peak-shaving SRM is predicated on could be misleading and needs to be taken into account when moving towards more integrated assessments of SRM. The current landscape of models for integrated climate policy scenarios is not well suited for this purpose due to a lack of direct feedback from the climate impact of SRM to the underlying mitigation trajectory. This thesis highlights how this missing feedback between models is a major limitation in SRM simulations and a barrier to comprehensive SRM scenario assessments. |