Pourquoi les émissions de méthane ont-elles bondi de 2020 à 2023 ? Une étude permet enfin de répondre

Source: The Conversation – France in French (2) – By Philippe Ciais, Directeur de recherche au Laboratoire des science du climat et de l’environnement, Institut Pierre-Simon Laplace, Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA); Université Paris-Saclay; Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ) – Université Paris-Saclay

Pendant que le monde était confiné du fait de la pandémie de Covid-19 en 2020, puis au cours des deux années suivantes, la croissance du méthane dans l’atmosphère a été plus élevée que tout ce qui avait été observé depuis le début des années 1980. Toutes sortes d’hypothèses ont alors surgi – certains chercheurs avaient, par exemple, imaginé un rôle « protecteur » aux émissions d’oxydes d’azote résultant du transport routier, alors considérablement ralenti.

Dans une étude publiée début février 2026 dans la revue Science, le spécialiste des gaz à effet de serre Philippe Ciais et ses collègues ont reconstitué ce qui s’est réellement passé lors de cet épisode. En cause, des phénomènes naturels aggravés par le changement climatique. Le chercheur répond ici à nos questions.

The Conversation : Replongeons-nous brièvement dans le contexte de 2020. En quoi la pandémie et, surtout, les confinements mis en place un peu partout dans le monde ont-ils représenté une expérience à large échelle unique pour les spécialistes de l’atmosphère ?

Philippe Ciais : Les confinements, en particulier, ont eu des répercussions globales. La pollution atmosphérique, et notamment les émissions de dioxyde de carbone (CO₂), a été réduite à l’apogée des mesures de confinement. Cette baisse a toutefois été faible – environ 6 % seulement en moyenne pour le CO₂ – et de courte durée, avec un rebond rapide des émissions dès la reprise des activités économiques normales.

Mais ce moment a constitué une expérience unique pour nous, chercheurs : nous n’avons pas souvent l’occasion d’étudier la réaction du système atmosphérique à une telle réduction des activités humaines. On s’en souvient, de nombreuses villes étaient alors devenues plus respirables grâce à l’arrêt des transports routiers.

Nous avons ainsi pu nous intéresser à l’impact de cette réduction sur la chimie atmosphérique et, en particulier, sur l’augmentation du méthane dans l’atmosphère. À noter, toutefois, que cette augmentation s’est poursuivie en 2021 et en 2022 : les mesures de confinement de 2020 ne pouvaient donc, à elles seules, l’expliquer.

En effet, entre 2020 et 2022, les concentrations de méthane ont bondi. En quoi cela a-t-il surpris la communauté scientifique ?

P. C. : Le méthane est un gaz à effet de serre puissant, son augmentation à cause des activités humaines est le deuxième principal facteur responsable du réchauffement climatique. Nous surveillons en continu les concentrations atmosphériques de ce gaz grâce à plusieurs réseaux d’observation atmosphérique. Cela permet de calculer, chaque année, l’augmentation de la concentration de méthane.

Nous avons ainsi remarqué qu’en 2020, puis en 2021 et en 2022, le taux de croissance du méthane était très élevé. En fait, ces chiffres étaient les plus élevés jamais enregistrés depuis le début des mesures, qui remonte aux années 1980.

Nous avons donc commencé à étudier cette période inédite, et nous voulions avant tout comprendre quels étaient les mécanismes impliqués dans cette augmentation très rapide du méthane dans l’atmosphère.

La difficulté, c’est que l’augmentation de la concentration de méthane dans l’atmosphère ne peut pas être rattachée à un facteur unique, mais dépend d’une combinaison de facteurs : émissions anthropiques et naturelles de méthane, mais aussi destruction du méthane par le nettoyeur atmosphérique, les radicaux hydroxyles OH⁻.

« Ces radicaux hydroxyles sont un “Pacman”, expliquez-vous, qui détruit dans l’atmosphère plus de 95 % du méthane émis par les activités humaines. »

P. C. : En effet, des réactions de photodissociation surviennent dans l’atmosphère grâce aux rayons UV, et produisent des radicaux hydroxyles OH⁻, à partir d’ozone, mais le taux de radicaux produits dépend aussi des substances impliquées dans la pollution, notamment le monoxyde de carbone et les oxydes d’azote, qui contribuent à la pollution urbaine.

Ces radicaux hydroxyles sont les agents nettoyants du méthane dans l’atmosphère. Ils sont, en quelque sorte, le « Pacman » du méthane dans l’atmosphère, et permettent de le nettoyer. De ce fait, le méthane a une durée de vie moyenne dans l’atmosphère plus courte que celles du CO₂ : environ douze ans, contre plusieurs centaines d’années pour le CO₂. La destruction du méthane par les radicaux OH⁻ explique pourquoi cette durée de vie est surtout réduite au niveau des tropiques, où le rayonnement solaire est le plus fort.

Sa courte durée de vie fait du méthane un levier particulièrement pertinent pour lutter contre le réchauffement climatique à court terme. Si on réduisait les émissions de méthane, la température diminuerait immédiatement, alors qu’il y a davantage d’inertie pour les émissions de CO₂.

Comment avez-vous rattaché ce phénomène connu de « nettoyage » atmosphérique du méthane au pic de croissance de la concentration de ce gaz à effet de serre, observé entre 2020 et 2022 ?

P. C. : Nous avions deux grandes hypothèses :

soit ce pic faisait suite à une augmentation très forte des émissions de méthane, liées aux activités humaines (agriculture, extraction d’énergie fossile…) ou d’origine naturelle, en pensant aux zones humides qui sont très sensibles à l’évolution du climat ;
soit cela voulait dire que les radicaux hydroxyles OH⁻ présents dans l’atmosphère ont été un peu réduits pendant la pandémie et un peu après. Même une petite réduction de ces radicaux pourrait causer un bond du méthane dans l’atmosphère.

D’où ce raccourci, entendu pendant la pandémie, selon lequel la pollution routière serait « bonne » pour lutter contre le méthane…

P. C. : Oui. Il s’agit bel et bien d’un raccourci, car tout dépend de l’endroit où les oxydes d’azote sont émis. Moins d’émissions impliquera moins d’hydroxyles OH⁻ et davantage de méthane, mais ces réactions sont modulées par d’autres espèces chimiques produites par la végétation et par les feux. Même la vapeur d’eau joue un rôle et augmente la concentration d’OH⁻ là où l’atmosphère est très propre.

Vous avez déjà publié un premier article sur le sujet en 2022. En quoi cette nouvelle publication va-t-elle plus loin ?

P. C. : L’article publié dans Nature en 2022 s’était intéressé au taux de croissance du méthane en 2019 et en 2020. Dans notre nouvelle étude, nous avons voulu expliquer pourquoi le taux de croissance du méthane était resté élevé en 2021, en 2022 – après la pandémie, donc –, puis n’a commencé à décroître à nouveau qu’en 2023.

Et de fait, nous avons confirmé que la raison de ce pic était principalement due à une concentration plus faible de radicaux hydroxyles, mais également à des augmentations dans les émissions naturelles de méthane par les zones humides et les émissions de l’agriculture. La combinaison de ces deux raisons est responsable du pic de croissance du méthane mesuré entre 2020 et 2022.

Comment avez-vous surmonté les difficultés méthodologiques pour bien distinguer les deux hypothèses ?

P. C. : Toute la difficulté au plan scientifique, en effet, était de pouvoir faire la part des choses entre ces deux hypothèses alors qu’elles impliquent des protagonistes pas toujours mesurables. Les radicaux hydroxyles OH⁻ ont une durée de vie très courte : moins d’une seconde.

Nous nous sommes appuyés sur les données du satellite japonais GOSAT, qui mesure les concentrations de plusieurs gaz à effet de serre, dont le méthane. Nous ne pouvions mesurer la concentration en OH⁻, mais nous avions les données pour les émissions d’oxydes d’azote (NOx) et de monoxyde de carbone.

À l’aide de modèles de chimie de l’atmosphère et de ces données, nous avons donc pu reconstituer l’évolution des radicaux OH⁻ par rapport à la concentration d’ozone sur la période. Ceci nous a permis de sortir de la logique de « double aveugle » qui nous empêchait, jusque-là, de trancher entre les deux hypothèses.

Nous avons confirmé qu’une baisse des OH⁻ entre 2020 et 2022 expliquait bien une large partie du pic de méthane, mais pas tout. Il manquait encore quelque chose pour expliquer les taux de croissance record du méthane observés, c’est-à-dire une augmentation des sources de méthane en surface.

Mais l’énigme n’était pas encore résolue pour autant. En effet, il existe de nombreuses sources de méthane :

l’extraction de combustibles fossiles, comme l’exploitation du charbon, du pétrole et du gaz, est source de fuites de méthane ;
l’agriculture, que ce soit la production de riz ou encore les ruminations des bovins, en produit ;
enfin, les feux de forêt et surtout les zones humides – même si elles fournissent de nombreux services écosystémiques – en produisent également.

Et donc, la dernière étape était de départager ces différentes sources potentielles d’augmentation…

P. C. : Les émissions naturelles des zones humides sont sensibles aux conditions hydriques et à la température. S’il fait un peu plus chaud sur les tourbières du Nord, un peu plus humide sur les marécages des tropiques, les émissions peuvent augmenter considérablement.

« Il existe par exemple une zone humide en Afrique, dans le Soudan du Sud, qui peut émettre autant de méthane en un an que tous les pays de l’UE. »

Nous avons confirmé que l’augmentation des émissions entre 2020 et 2023 provenait principalement des zones humides tropicales du nord des tropiques, principalement en Afrique et en Asie. Nous n’avons toutefois pas de vision plus précise, même si nous savons qu’il y existe des zones humides très importantes, notamment les tourbières du bassin du Congo, le lac Tchad, et le marécage géant Sudd, dans le Soudan du Sud.

Cette dernière zone humide, en particulier, est gigantesque. Lors de l’arrivée de la saison des pluies, cela peut entraîner des émissions de méthane soudaines et considérables : parfois 10 millions de tonnes de méthane par an, ce qui est presque autant que celles des pays de l’Union européenne en un an (13 millions) !

Ces pluies ont, en retour, pu faciliter l’agriculture, en particulier la culture du riz et la pâture des buffles sur ces terres inondables. Indirectement, cela peut aussi avoir amplifié les émissions de méthane par ce biais.

La période de juin 2020 à 2023 était par ailleurs dominée par un épisode climatique La Niña, qui a tendance à aggraver les cyclones et les tempêtes tropicales… (son antagoniste El Niño étant davantage associé aux périodes de sécheresse). Pourrait-il y avoir un lien entre cet épisode et les émissions de méthane ?

P. C. : Oui, un climat plus humide donne davantage d’émissions en provenance des zones humides, mais c’est un peu plus compliqué que cela, car les zones humides sont dans des régions bien précises. S’il y a davantage de pluies ou d’apports en eau par le ruissellement et les eaux souterraines là où on a une grande zone humide, alors oui, vous avez les conditions favorables pour augmenter les émissions de méthane. Mais si un surplus de pluies tombe sur des régions sans zone humide, il ne se passera pas grand chose.

Comment peut-on s’assurer que le méthane en question ne provenait pas d’autres phénomènes, tels que les feux de forêt ?

P. C. : Parce que les molécules de méthane n’ont alors pas la même signature isotopique. Environ un pour cent des molécules de méthane sont plus lourdes, car leur atome de carbone a un neutron de plus. Il s’agit de carbone 13, un isotope plus lourd que le carbone 12, majoritaire. Le carbone 13 est un isotope stable, il ne se décompose pas par radioactivité.

Le méthane produit par les bovins et la culture du riz est d’origine bactérienne, généré par des bactéries anaérobiques. Ce méthane bactérien a une teneur plus faible en carbone 13 que celui qui est produit par les feux ou par les fuites de gaz fossile. Or justement, entre 2020 et 2023, tandis que le méthane était en forte augmentation, le carbone 13 du méthane diminuait plus rapidement. Cela veut dire que le surplus d’émissions qui a été relâché dans l’atmosphère contenait moins de carbone 13, donc qu’il était d’origine bactérienne.

En définitive, que nous dit cette étude des meilleurs moyens de réduire les émissions de méthane et de lutter contre le changement climatique ?

P. C. : L’augmentation soudaine de méthane entre 2020 et 2023 peut être vue comme un signal d’alarme. Notre étude montre que les émissions de gaz à effet de serre naturelles ne sont pas constantes d’une année à l’autre, et qu’elles sont très sensibles aux conditions climatiques. Tout cela peut accélérer considérablement le rythme des émissions.

Le dégel du pergélisol (permafrost), par exemple, devrait nous préoccuper. Nous savons, d’après des observations sur le terrain, que lorsqu’une zone humide est gelée, elle n’émet pas trop de méthane tant que l’on n’enlève pas la glace. Lorsque le pergélisol est exposé, en revanche, les émissions de méthane peuvent être multipliées par dix.

Il est donc urgent de mieux comprendre quels sont les facteurs climatiques qui déclenchent et contrôlent les émissions naturelles. Et, dans le même temps, de réduire les émissions que nous pouvons contrôler, liées à l’agriculture et à l’industrie fossile.

Cette interview, traduite, éditée et adaptée de l’anglais vers le français par The Conversation France, est issue du podcast « The Conversation Weekly », produit par The Conversation UK.

Philippe Ciais a reçu des financements de la Fondation BNP Paribas (don philanthropique pour le Global Carbon Altas), du projet financé par 4C EU Horizon2020 et du projet Climate Change Initiative de l’Agence spatiale européenne.

– ref. Pourquoi les émissions de méthane ont-elles bondi de 2020 à 2023 ? Une étude permet enfin de répondre – https://theconversation.com/pourquoi-les-emissions-de-methane-ont-elles-bondi-de-2020-a-2023-une-etude-permet-enfin-de-repondre-276920