Environnement et Changements Globaux

Les cahiers de l’ANR - n°7
avril 2013
Environnement
et Changements
Globaux :
des aléas à la
vulnérabilité des sociétés
Les cahiers de l’ANR - n°7 - avril 2013 Environnement et Changements Globaux

Ce cahier n°7 a été conçu par
Michel Vauclin et Patrick Monfray
avec le concours d’Aline Tournier.
Nous remercions l’ensemble des contributeurs
des 118 projets retenus dans ce cahier, et plus
particulièrement les rédacteurs des synthèses
Gilles Bergametti, Jean Albergel,
Maurice Imbard, Cyril Moulin, Serge Planton,
Christophe Rabouille, Denis-Didier Rousseau,
Bernard Seguin et Marc Voltz
Les cahiers de l’ANR sont également téléchargeables en ligne : www.agence-nationale-recherche.fr
Les Cahiers de l’ANR traitent de questions thématiques
transverses aux différents appels à projets financés par
l’ANR. Cette collection met en perspective les recherches,
les innovations métrologiques et les avancées technolo-
giques en cours dans un domaine spécifique. Quels sont
les enjeux scientifiques, sociétaux, économiques, pros-
pectifs ? Quelles sont les actions de l’ANR ?
Sans prétention d’exhaustivité, l’objectif est d’expliciter les
grandes problématiques. Il est fait référence aux différents
projets de recherche financés par l’ANR. Une présentation
synthétique des projets est proposée.
Chaque Cahier permet donc d’approfondir la connaissance
scientifique du domaine suivi. Il s’adresse aux chercheurs et
enseignants-chercheurs, aux décideurs mais aussi à un large
public. L’importance et la diversité des projets de recherche
et des équipes scientifiques sont ainsi mises en lumière.

Avr. 2013
1
cahier de l’ANR
Environnement et Changements Globaux :
avant-propos
des aléas à la vulnérabilité des sociétés
Les problèmes environnementaux sont
souvent appréhendés comme une addi-
tion de phénomènes indépendants et aux
causes multiples: la croissance démogra-
phique, le changement climatique, l’érosion
de la biodiversité marine ou continentale, la
dégradation des sols, l’usage intensif des
ressources hydriques, la raréfaction des res-
sources énergétiques fossiles ou minérales,
la pollution chimique de l’air et de l’eau, etc.
Or ces problèmes sont profondément reliés
les uns aux autres en partie par le biais des
enveloppes superficielles de la planète (air,
eau, biosphère, sols…) où ils se déroulent,
mais surtout par l’évolution simultanée des
activités humaines (niveaux de développe-
ment, pression démographique, mondialisa-
tion des échanges, évolutions technologiques,
modification des comportements sociaux). Ils
induisent sur la société de nombreux impacts
d’ordre alimentaire, sanitaire et migratoire, ain-
si que des changements des modes de vie,
paupérisation rurale, urbanisation, bidonvilles,
instabilité politique, conflits. Ces changements
environnementaux sont désormais clairement
perceptibles à grande échelle, voire celle de
la planète, d’où le terme souvent réduit au
vocable de « Changements Globaux » ou «
Changement Global».
La prise de conscience de ces changements à
grande échelle a abouti à une multiplication de
programmes de recherche et/ou de suivi de
l’évolution des milieux qui n’ont pas suffisam-
ment favorisé les échanges entre disciplines
et entre les différents enjeux environnemen-
taux à l’œuvre. Par exemple, le GIEC1 (Groupe
Intergouvernemental d’Experts sur le Climat)
évalue essentiellement le système climatique2,
ses changements, ses impacts et les straté-
gies d’adaptation3 et de mitigation4, tandis
que le Millenium Ecosystem Assessment5
traite des aspects liés à la vulnérabilité6 de la
biodiversité, des écosystèmes et des services
associés, aspects qui sont repris maintenant
par l’IPBES7 (Intergovernmental Science-Po-
licy Platform on Biodiversity and Ecosystem
Services), créé en 2012.
L’un des enjeux majeurs consiste à faire
émerger une approche de recherche plus
systémique inter8- et trans-disciplinaire9,
impliquant tant les Sciences de la Vie et de la
Terre que les Sciences Humaines et Sociales,
ainsi qu’une interaction renforcée entre Science
et Société, sur un champ de recherche qualifié
de « Science du Système Terre10 » dont les cinq
grands défis ont été déclinés récemment11 par
le Conseil International pour la Science (ICSU)
et simultanément par le Conseil International
des Sciences Sociales (ISSC) :
......................................................................
Prévoir /Projeter :
améliorer l’utilité des prévisions environnementales et
de leurs conséquences sur les personnes ;
......................................................................
Observer/Discriminer :
élaborer, améliorer et intégrer les systèmes d’obser-
vation pour gérer les changements environnementaux
globaux ou régionaux ;
......................................................................
Confiner/Limiter :
déterminer comment anticiper, éviter et gérer les
changements environnementaux pouvant conduire à
des points de rupture ;
......................................................................
Répondre/Gouverner :
déterminer les changements institutionnels, écono-
miques et sociaux nécessaires à la mise en place de
mesures efficaces en matière de développement sou-
tenable ;
......................................................................
Innover/Transformer :
encourager l’innovation et les mécanismes d’éva-
luation dans les domaines métrologiques, technolo-
giques, politiques et sociaux contribuant au dévelop-
pement soutenable.

Avr. 2013 cahier de l’ANR
2
Environnement et Changements Globaux :
des aléas à la vulnérabilité des sociétés
C’est dans ce contexte scientifique et sociétal que l’ANR
a pris sa place à partir de 2005, en cohérence avec les
grandes priorités ministérielles, le Plan Climat 2004-2012,
la Stratégie Nationale d’Adaptation au Changement Cli-
matique et la Stratégie Nationale de Développement
Durable, et plus récemment avec l’Alliance nationale de
recherche pour l’environnement, AllEnvi. Après avoir lancé
plusieurs programmes de recherche thématiques dans
ce domaine, dont certains sont décrits dans ce cahier,
l’ANR a créé successivement deux Comités Scientifiques
Sectoriels (CSS) touchant aux changements globaux : i)
le premier francophone en 2010 sur « Ecosystèmes et
Développement Durable », focalisé sur l’adaptation des
ressources biologiques, des écosystèmes gérés, de l’ali-
mentation et de la santé, et ii) le second international en
2011 sur «Sciences du Système Terre », dédié aux in-
teractions d’échelles régionales et globales à l’interface
entre environnement et développement des sociétés.
Ce Cahier contribuera à éclairer les lecteurs sur la diver-
sité et la qualité des travaux menés par les équipes fran-
çaises et leurs partenaires métropolitains, ultramarins,
européens et étrangers pour développer une meilleure
compréhension des grands changements environnemen-
taux passés, présents et à venir. Il esquisse aussi le ren-
forcement de la collaboration européenne, notamment via
des programmations conjointes, et internationales vers la
mise en place d’une grande plateforme commune 2014-
2024 « Future Earth12 , Research for Global Sustainabi-
lity ». Lancée à Rio+20, cette action est destinée à faire
converger les grands programmes internationaux actuels
(WCRP, IGBP, DIVERSITAS et IHDP)13 et à impulser des
actions orientées vers des recherches de solutions pour
faire face à ces nouveaux défis complexes, à l’interface
entre environnement et développement.
Ghislain de Marsily,
Président du CSS ANR « Sciences du Système Terre »,
Membre des Académies des Sciences, des Technologies,
et d’Agriculture de France.
Jean-François Soussana
Président du CSS ANR
« Ecosystèmes et Développement Durable »,
Directeur scientifique environnement, INRA.
1 www.ipcc.ch
2
Système constitué de ses cinq composantes principales : l’atmosphère,
l’hydrosphère, la cryosphère, la surface continentale, la biosphère (incluant la
pédosphère) et évoluant dans le temps sous l’effet de sa propre dynamique interne,
de causes naturelles externes (influence astronomique, volcanisme,..) et de forçages
anthropiques (modifications de la composition de l’atmosphère et des eaux, de
l’utilisation des terres, de l’urbanisation, etc..
3
Capacité d’ajustement d’un système face aux changements auxquels il est soumis
afin d’en atténuer les effets potentiels, d’exploiter les opportunités, ou de faire face
aux conséquences.
4
Mise en œuvre d’approches technologiques et/ou politiques permettant la
réduction des impacts des changements environnementaux dans un contexte de
développement soutenable (voir par exemple www.un.or/esa/dsd/agenda21).
5 www.milleniumassessment.org/fr/index.aspx
6
Degré auquel un système est susceptible d’être affecté négativement par les effets
des changements globaux (d’origine climatique ou anthropique). La vulnérabilité
dépend du caractère, de l’importance et du rythme des changements auxquels le
système est exposé, mais aussi de sa sensibilité et de sa capacité d’adaptation face à
ces changements. Le concept de « Danger » est considéré dans ce contexte comme
un synonyme de vulnérabilité.
7
www.ipbes.net
8
L’interdisciplinarité permet l’échange de concepts, règles, méthodes et outils entre
différentes disciplines afin de parvenir à une compréhension globale d’un thème
commun.
9 La transdisciplinarité vise à étudier les processus d’interaction science-société
impliquant les parties prenantes (acteurs des secteurs publics et privés, de la société
civile) utilisateurs de la science pour une compréhension plus complète d’un monde
complexe.
10
Le système Terre représente l’ensemble des composantes physiques, biologiques
et sociales des processus et des interactions (atmosphère /eau/sol/biosphère/
technologiques/socio-économiques), qui déterminent ensemble l’état et la
dynamique de la planète, incluant les biotopes et l’Homme. La science du système
Terre a plus particulièrement trait à l’observation, la compréhension et la prédiction
des changements environnementaux.
11 Reid et al., Science, Vol. 330, pp 916-917, 12 November 2010.
12 Lancé en juin 2012 à la Conférence de l’ONU Rio+20, www.icsu.org/future-earth
13
Voir www.wcrp-climate.org, www.igbp.net, www.diversitas-international.org,
www.ihdp.unu.edu

Avr. 2013
3
cahier de l’ANR
Environnement et Changements Globaux :
des aléas à la vulnérabilité des sociétés Avr. 2013
3
cahier de l’ANR
Environnement et Changements Globaux :
des aléas à la vulnérabilité des sociétés
résumé
Ce cahier est basé sur 110 projets finan-
cés par l’ANR, ainsi que sur 8 projets du
programme GICC (Gestion et Impacts du
Changement Climatique) abondés par le
Ministère de l’Ecologie, du Développement
Durable et de l’Energie. Les principaux pro-
grammes ANR 2005-2009 ayant contribué
au cahier sont : VMCS (Vulnérabilité, Milieux,
Climat et Sociétés), CEPS (Changements
Environnementaux Planétaires et Socié-
tés), JCJC (Jeunes Chercheurs, Jeunes
Chercheuses) et Blanc dans le domaine
« Sciences de l'univers et géo-environne-
ment ». Les disciplines majeures concer-
nées sont les sciences physiques, mathé-
matiques, chimiques, biogéochimiques,
biologiques et écologiques ainsi que pour
partie, les sciences humaines et sociales en
émergence. Ce cahier couvre à la fois des
aspects fondamentaux des recherches et
des travaux à visée plus finalisée. Il présente
également l’évolution de la programmation
de 2005 à 2012 de l’ANR et esquisse son
évolution future.
La première partie du Cahier fournit aux lec-
teurs les clés des enjeux et des défis aux-
quels sont confrontés les changements glo-
baux et ce, selon les huit thèmes suivants :
◆Les approches paléoenvironnementales,
historiques et prospectives du climat
◆Les approches physiques, chimiques et
biologiques des milieux polaires
◆Les approches physiques, chimiques et
sociétales des milieux océaniques et côtiers
◆Les approches physico-chimiques de
l’atmosphère
◆Les phénomènes hydro-climatiques ex-
trêmes
◆La vulnérabilité des agro-écosystèmes
aux changements globaux et leur adaptation
◆La vulnérabilité des hydrosystèmes conti-
nentaux aux changements globaux : le cas
des ressources en eau et leur adaptation
◆La vulnérabilité des hydrosystèmes conti-
nentaux : le cas des ressources en sol et
de leur évolution face aux changements glo-
baux
Dans une deuxième partie, les principaux
programmes nationaux 2005-2009 ayant
contribué au Cahier sont présentés de
manière synthétique et statistique : pro-
grammes thématiques « Vulnérabilité, Mi-
lieux, Climat et Sociétés, VMCS » et « Chan-
gements Environnementaux Planétaires
et Sociétés, CEPS », et non thématiques
« Blanc » et « Jeunes Chercheurs, Jeunes
Chercheuses, JCJC ».
Les nouvelles impulsions depuis 2009 et les
perspectives sont ensuite abordées dans un
contexte international en forte évolution sur
les enjeux « Science-Société ».
La troisième partie présente les principales
avancées relatives aux 110 projets financés
par l’ANR, ainsi que les 8 projets du pro-
gramme « Gestion et Impacts du Change-
ment Climatique, GICC » abondés par le
Ministère de l’Ecologie, du Développement
Durable et de l’Energie.