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GEO-3: GLOBAL ENVIRONMENT OUTLOOK  
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Annexe technique

Les résultats quantitatifs mentionnés dans le présent chapitre ont été calculés pour illustrer les scénarios qualitatifs et donner une indication de leurs incidences probables sur l'environnement. Pour les obtenir, on a employé différents outils d'analyse, en consultation avec des experts régionaux. Ces résultats visent plus à donner des tendances générales et à accentuer les différences entre scénarios qu'à indiquer le niveau précis de l'impact. Dans la présente annexe technique, nous décrirons le processus d'élaboration des scénarios employés pour GEO-3 et donnerons une description succincte des outils d'analyse employés ainsi que des indicateurs mentionnés dans le chapitre. On trouvera des renseignements plus complets, y compris des tableaux de données et des figures, dans Raskin et Kemp-Benedict (2002) et dans un autre rapport technique (RIVM et PNUE, sous presse).

Le processus d'élaboration des scénarios

À partir du travail déjà réalisé par le Global Scenario Group (voir Raskin et Kemp-Benedict, 2002), une équipe d'experts mondiaux et régionaux a défini quatre canevas globaux. On a fait une première quantification pour un petit nombre d'indicateurs au niveau des sous-régions GEO. Les équipes responsables de chacune des sept grandes régions GEO ont ensuite élaboré les scénarios au niveau régional et alimenté l'analyse quantitative, particulièrement en ce qui concerne les forces motrices clés. Les résultats des élaborations régionales ont été employés pour affiner les scénarios mondiaux et pour faire les analyses quantitatives correspondantes. Pour affiner encore les descriptifs qualitatifs et les analyses quantitatives, on a eu recours à un processus itératif auquel ont participé l'équipe de scénaristes de base et les groupes de modélisation. Durant ce processus, le travail a été examiné à deux reprises dans un cadre structuré et il a été étudié à fond lors d'un atelier spécial qui a réuni un groupe de spécialistes des scénarios du monde entier.

Les outils d'analyse quantitative

AIM (Asian Pacific Integrated Model) est un modèle intégré (environnemental et économique) mis au point par le National Institute for Environmental Studies (NIES) et l'Université de Kyoto (Japon) afin d'évaluer différents scénarios de l'évolution socioéconomique et environnementale dans la région Asie et Pacifique ainsi qu'à l'échelle mondiale. Les modules du modèle AIM ont été élaborés principalement pour évaluer les effets des politiques de gestion du changement climatique et du changement climatique lui-même, mais ils peuvent aussi être employés pour étudier d'autres aspects de l'environnement tels que la pollution atmosphérique, l'utilisation des ressources en eau, l'évolution de l'utilisation des terres et la situation des écosystèmes. Utilisant comme intrants des données socioéconomiques exogènes, le modèle estime la situation future de l'environnement dans 42 pays d'Asie et du Pacifique. Le module écosystème est basé sur une grille latitude-longitude d'une résolution de 2,5 x 2,5 minutes, afin de faciliter l'analyse des politiques spécifiques. Il a été examiné à fond et souvent employé par le GIEC. Pour plus de renseignements, voir : «http://www-cger.nies.go.jp/ipcc/aim/»

GLOBIO (Global methodology for mapping human impacts on the biosphere) est un modèle simple, à l'échelle mondiale, qui a été mis au point dans le cadre du projet GLOBIO coordonné par l'Institut norvégien de recherche sur la nature (NINA), PNUE-GRID-Arendal, PNUE-CMSC et PNUE/DEIA. Il est employé pour visualiser, avec une résolution de 1 x 1 km, l'impact cumulatif de l'expansion de la demande de ressources et du développement des infrastructures qui y est associé sur la diversité biologique et les écosystèmes. Il donne une évaluation statistique de la probabilité d'impact de l'action humaine, en employant des zones tampons autour des infrastructures dont l'étendue varie selon la nature des activités et la densité des infrastructures, la région, la végétation, le climat et la sensibilité des espèces et des écosystèmes. Des images satellites sont utilisées pour donner un aperçu global des impacts cumulatifs de l'évolution en cours. Les situations projetées sur la base des scénarios sont définies au moyen de données relatives aux infrastructures existantes, au rythme historique de l'expansion des infrastructures, à la disponibilité des réserves de pétrole et de ressources minérales, au couvert végétal, à la densité démographique, à la distance par rapport aux côtes et au développement prévu. Pour plus de renseignements, voir http://www.globio.info et PNUE, 2001.

IMAGE 2.2 (Integrated Model for the Assessment of the Greenhouse Effect) est un modèle dynamique intégré d'évaluation du changement à l'échelle mondiale, mis au point par l'Institut national de la santé publique et de l'environnement (RIVM) des Pays-Bas. Il quantifie les conséquences de différentes évolutions futures sur un large éventail d'aspects environnementaux. Les forces motrices sont modélisées pour 17 régions, en partie au moyen du modèle d'équilibre général WorldScan. L'impact est calculé sur de longues périodes (en général 100 ans) et avec une résolution fine (0,5 x 0,5 degré latitude-longitude). Il a été examiné à fond et fréquemment employé par le GIEC. Pour plus de renseignements, voir http://www.rivm.nl/image/ et Alcamo et autres (1998) et IMAGE-team (2001a et 2001b).

PoleStar est un logiciel complet et souple élaboré par l'Institut de Stockholm pour l'environnement, Boston Centre (États-Unis), pour faire des études de durabilité. Ce n'est pas un modèle rigide mais un cadre souple de comptabilisation et de modélisation de l'environnement qui fournit des renseignements sur l'économie, les ressources et l'environnement et permet d'examiner différents scénarios de développement. Il a été employé pour plusieurs études internationales, notamment la quantification des scénarios du Global Scenario Group (GSG). Pour avoir des renseignements techniques sur PoleStar et des précisions sur les scénarios GSG, voir http://www.seib.org/polestar et http://www.gsg.org.

WaterGAP 2.1 (Water - Global Assessment and Prognosis) est le premier modèle mondial qui calcule à la fois la disponibilité et l'utilisation de l'eau à l'échelle des bassins hydrographiques. Il a été mis au point par le Centre de recherche sur les systèmes environnementaux (CESR) de l'Université de Kassel (Allemagne) et a deux grandes composantes, un modèle mondial de l'hydrologie et un modèle mondial de l'utilisation de l'eau. Le premier simule les caractéristiques du comportement du cycle des eaux terrestres à grande échelle pour estimer la disponibilité d'eau. Le second est composé de trois modules principaux qui calculent l'utilisation de l'eau à des fins domestiques, industrielles et agricoles. Tous les calculs couvrent la totalité de la surface terrestre sur une grille de 0,5 x 0,5 degré de latitude-longitude. Ensuite, une carte mondiale des flux de drainage permet d'analyser la situation de l'eau sur tous les grands bassins versants du monde. Pour une description plus détaillée du modèle, voir Alcamo et autres (2000) et Center for Environmental Systems Research (2002).

Note: Les divergences entre les régions et sousrégions de GEO-3 et les régions représentées sur les graphiques et figures qui récapitulent les données sont indiquées dans la légende des graphiques.

Variables

Les variables qui ont été employées pour faire des graphiques ou des cartes dans la section Prospective de GEO-3 sont, dans l'ordre alphabétique, les suivants:

Les zones fortement exposées à la dégradation des sols due à l'érosion hydraulique sont des zones terrestres dans lesquelles il y a un important risque d'érosion associé à certaines formes d'utilisation des terres. La sensibilité à l'érosion hydraulique est calculée à partir des caractéristiques du sol et de la topographie, de la violence des pluies, et du couvert végétal. À l'échelle mondiale, l'érosion hydraulique est la forme la plus grave de dégradation des terres et elle est irréversible. Pour l'éviter, il faut mettre en ouvre des mesures de conservation du sol à l'échelon des exploitations agricoles et des paysages.

Source : IMAGE 2.2 ; Hootsmans et autres, 2001. Pour une définition du risque d'érosion, voir Oldeman et autres, 1991.

La teneur de l'atmosphère en dioxyde de carbone est la concentration globale de CO2 dans l'atmosphère, qui est le résultat net des émissions de CO2 liées à la combustion de combustibles fossiles, à la production industrielle et à la déforestation et de l'absorption du CO2 par la végétation existante ou nouvelle et par les océans.

Source : AIM pour l'Asie et le Pacifique ; IMAGE 2.2 pour les autres régions et le graphique mondial ; De Vries et autres, 2001.

Les émissions de dioxyde de carbone sont les émissions dues à l'utilisation des terres, à la production industrielle et à la consommation d'énergie. Les émissions d'origine industrielle sont celles dues à l'utilisation de combustibles fossiles à des fins autres que la production d'énergie (essentiellement pétrochimie) et aux activités industrielles. Les émissions de dioxyde de carbone liées à l'utilisation des terres sont celles qui proviennent de la combustion de la biomasse forestière (après déforestation), du bois de feu et des processus d'élimination des déchets de biens de consommation tels que papier, meubles et matériaux de construction.

Source : AIM pour l'Asie et le Pacifique ; IMAGE 2.2 pour les autres régions et le graphique mondial ; De Vries et autres, 2001.

Variation de la température moyenne des régions polaires, 2002-2032. En raison des incertitudes qui entourent la distribution régionale de la hausse des températures, ce graphique se fonde sur les résultats de quatre modèles de la circulation générale (MCG) combinés avec le modèle IMAGE 2.2. Pour chacun des MCG, on a pris pour un scénario de référence (1 % de croissance annuelle de l'équivalent concentration de gaz à effet de serre à partir de 1990) les variations de température au nord du 66°N et au sud du 66°S. Ensuite, on a extrapolé sur la base de la variation moyenne de la température de la planète pour chacun des scénarios calculés au moyen du modèle IMAGE 2.2. Enfin, on a calculé la variation de température moyenne pour l'Arctique et l'Antarctique. Les modèles de la circulation générale employés sont les suivants : Hadcm2, ECHAM4, CSIRO Mk2 et CGCM1. Les résultats proviennent du Centre du GIEC de distribution des données relatives au changement climatique et aux scénarios connexes pour l'évaluation de l'impact (CD-ROM, version 1.0, avril 1999).

Source : Quatre MCG et IMAGE 2.2.

Variation de certaines pressions sur les écosystèmes naturels 2002-2032. Pour la composante qualité des écosystèmes, voir l'explication de l'indice du capital naturel. Les valeurs des pressions cumulatives ont été obtenues de la façon décrite à cette rubrique. Les cartes illustrent l'intensification ou l'allégement relatif des pressions entre 2002 et 2032. 'Sans changement' signifie une variation de moins de 10 % de la pression sur la durée du scénario ; une augmentation ou une diminution modérée correspond à une variation comprise entre 10 et 50 % ; une augmentation ou une diminution importante correspond à une variation comprise entre 50 et 100 % ; une variation forte correspond à un doublement de la pression au moins. Les zones où des terres non domestiquées sont mises en valeur, ou réciproquement, sont indiquées séparément.

Source : IMAGE 2.2.

Les écosystèmes affectés par l'expansion des infrastructures sont calculés sur la probabilité d'impact de l'activité de l'homme sur la diversité biologique, calculée en fonction de l'éloignement de différents types d'infrastructures tels que routes, barrages et autres ouvrages. L'étendue des zones d'impact varie selon le climat, la végétation et la région.

Source : GLOBIO.

Les émissions de dioxyde de carbone liées à l'énergie représentent le total des émissions de CO2 correspondant à toutes les formes d'utilisation de l'énergie.

Source : AIM pour l'Asie et le Pacifique ; IMAGE 2.2 pour les autres régions et le graphique mondial ; De Vries et autres, 2001.

Les émissions d'oxyde d'azote liées à l'énergie correspondent au total des émissions de NOx provenant de toutes les formes d'utilisation de l'énergie.

Source : AIM pour l'Asie et le Pacifique ; IMAGE 2.2 pour les autres régions et le graphique mondial ; De Vries et autres, 2001.

Les émissions de dioxyde de soufre liées à l'énergie correspondent au total des émissions de SO2 dues à toutes les formes d'utilisation de l'énergie.

Source : AIM pour l'Asie et le Pacifique ; IMAGE 2.2 pour les autres régions et le graphique mondial ; De Vries et autres, 2001.

L'étendue des zones construites s'entend des terres défrichées et modifiées pour des constructions commerciales ou résidentielles, des routes, des aires de stationnement, des parcs, des décharges, des cimetières et autres utilisations similaires. On a eu recours à différentes sources pour estimer à l'échelle régionale la superficie de terres construites.

Source : PoleStar.

La variation de température mondiale est l'augmentation moyenne de la température mondiale exprimée en degrés par dizaine d'années. Le rythme de l'élévation des températures est important car des écosystèmes sensibles pourraient être incapables de s'adapter à un changement rapide. D'après certaines recherches, il est probable que les écosystèmes subiront des dégâts importants si la variation de température dépasse 0,1 °C par décennie (Vellinga et Swart, 1991).

Source : IMAGE 2.2.

Superficie affectée par l'expansion des infrastructures. Voir la note sous Écosystèmes affectés par l'expansion des infrastructures cidessus.

Source : GLOBIO.

L'indice de génération de déchets municipaux solides correspond aux déchets solides produits par les ménages et les entreprises. On a attribué à la production totale de déchets de la région Asie et Pacifique en 1995 la valeur d'indice de 1. Dans chaque scénario, la valeur de l'indice en 2032 se fonde sur cette valeur de 1 pour l'année de base.

Source : AIM.

L'indice du capital naturel est un indicateur de la diversité biologique terrestre et aquatique des écosystèmes naturels et des terres agricoles. Pour le calculer, on multiplie la superficie des habitats par l'indice de qualité des écosystèmes, qui est exprimé en pourcentage. Pour calculer la surface de l'habitat, on calcule le pourcentage de surface des écosystèmes naturels qui subsiste. Pour estimer la qualité des écosystèmes, on emploie quatre facteurs de pression qui sont considérés comme ayant une influence majeure sur la diversité biologique et pour lesquels des données mondiales sont disponibles. Sur la base d'une analyse des travaux publiés, on définit pour chacun de ces facteurs de pression une fourchette allant d'un effet nul à une détérioration totale de l'habitat si la valeur maximale est dépassée pendant une certaine période. Les facteurs de pression sont la densité démographique (min.- max. : 10-150 habitants/km2), l'utilisation d'énergie primaire (min.-max. : 0,5-100 peta-joules/km2), le rythme de variation des températures (min.-max. : 0,2-2,0 °C sur 20 ans) et la durée de rétablissement d'un écosystème naturel peu perturbé sur les terres agricoles épuisées, les pâturages abandonnés et les zones de forêts détruites (min.-max. : 100-0 durée de rétablissement). L'indice de substitution de la qualité des écosystèmes est une fonction inverse de ces pressions, exprimé en pourcentage de l'état de base (impact modéré). Plus la pression est forte, plus la qualité de l'écosystème diminue. Enfin, on multiplie le pourcentage de surface des habitats par l'indice de qualité des habitats, ce qui donne l'indice du capital naturel. Les calculs ont été faits sur une grille latitude-longitude fine, puis synthétisés à l'échelle des sous-régions et des régions.

Source : IMAGE 2.2 ; Ten Brink 2000 et 2001, Ten Brink et autres, 2000.

Les forêts naturelles, à l'exclusion des forêts de nouvelle croissance, correspondent à la superficie des forêts mûres, à l'exclusion des plantations, qui n'ont pas été exploitées par coupe claire depuis 1972.

Source : IMAGE 2.2.

Accroissement potentiel de la charge d'azote des écosystèmes côtiers, 2002-2032. Au niveau d'agrégation sous-régionale employée pour GEO, on peut considérer que la charge d'azote est un indicateur de substitution d'une pollution plus générale d'origine terrestre des écosystèmes côtiers. Pour estimer l'accroissement potentiel de la charge d'azote à l'échelle sous-régionale dans chaque scénario, on a noté la variation des facteurs déterminants, tels que la production d'eaux usées et leur niveau de traitement, l'emploi d'engrais et les émissions d'azote dans l'atmosphère sur une échelle de 1 à 10.

Source : IMAGE 2.2 ; Van Drecht et autres (sous presse).

Le pourcentage des terres arables de 2002 gravement dégradées en 2032 correspond aux terres arables dégradées au point qu'elles n'ont plus guère de valeur marchande. La superficie dégradée est exprimée en pourcentage de la superficie des terres cultivées en 2002.

Source : PoleStar.

Population vivant dans des zones exposées à un stress hydrique aigu. On mesure le stress hydrique au moyen du ratio prélèvement/ disponibilité. Cela indique quelle proportion des ressources renouvelables annuelles moyennes d'un bassin hydrographique est prélevée pour des usages domestiques, industriels et agricoles. En principe, plus le ratio est élevé, plus cela signifie que le niveau d'intensité de l'utilisation des eaux du bassin est élevé ; cela entraîne une réduction de la quantité et/ou de la qualité de l'eau disponible pour les usagers situés en aval. En général, on part du principe que lorsque ce ratio dépasse 0,4, ou 40 %, il y a stress hydrique aigu dans un bassin hydrographique.

Source : WaterGAP 2.1.

La population souffrant de disette est calculée sur la base de la population souffrant de sousalimentation chronique dans les pays en développement et en transition (données de 1995 fondées sur les estimations de la FAO), l'incidence de l'insécurité alimentaire aux États-Unis et des estimations, établies à partir de la distribution des revenus, pour les autres pays. L'évolution de la sous-alimentation dans les différents scénarios est déterminée par les variations de revenus, par l'évolution de la distribution des revenus et par la croissance démographique.

Source : PoleStar.