Le passage du Nord-Est, prochaine autoroute maritime ? Simulation de l’empreinte carbone sur l’Arctique

Publié le 09.09.2021

Pour certains, le réchauffement climatique n’a pas que des effets négatifs. Sous son action, la banquise arctique disparaît, ouvrant progressivement des voies de navigation jusque-là inaccessibles. Ainsi, l’ouverture du passage du Nord-Est, qui relie l’Europe à l’Asie via l’océan glacial Arctique, aiguise les appétits des armateurs. Quantifier les émissions de gaz à effet de serre générées par un afflux croissant de navires dans ces eaux est essentiel pour cette région du monde particulièrement soumise au changement global. Des scientifiques chinois ont modélisé les multiples interactions et rétroactions à l’œuvre et proposent des projections des émissions de CO2 dues à ce trafic jusqu’en 2050.

Moins légendaire que le mythique passage du Nord-Ouest, dont le nom fut bien souvent synonyme de destins tragiques pour les navires et les équipages qui tentèrent sa traversée, le passage du Nord-Est pourrait devenir aujourd’hui le nouvel eldorado pour les aventuriers des temps modernes que sont les armateurs.

PNG - 757.9 ko
Les routes maritimes de l’océan Arctique
Crédit : Susie Harder, Arctic Council
Droits : Domaine public

Depuis plusieurs décennies, sous l’effet du réchauffement climatique, la banquise disparaît, découvrant des étendues d’eau libres de glace de plus en plus vastes à la fin de l’été. Certes, la superficie de glace de mer pan-arctique connaît un cycle naturel de variations au fil des saisons, se réduisant chaque été pour atteindre un minimum en septembre, puis s’étendant à l’automne et en hiver jusqu’à un maximum en mars. Mais les observations par satellite de la banquise arctique, menées depuis 1979 par l’organisme américain NOAA/NSDIC [1], font état ces quarante dernières années d’une tendance à une perte de l’étendue de la glace de mer de plus de 40%, avec une diminution particulièrement marquée en septembre [2]. Le début du XXIe siècle a d’ailleurs connu 3 records de réductions spectaculaires de l’étendue de la banquise arctique en 2007, 2012 et 2020 [3].

Au rythme actuel des émissions de gaz à effet de serre, cette évolution est vouée à se poursuivre, et même à s’intensifier sous l’effet des rétroactions à l’œuvre entre glace, océan et atmosphère, entraînant le phénomène d’amplification polaire propre à l’Arctique. Dans un article paru dans la revue “Climate” en 2020 [4], les projections climatiques, réalisées au moyen de plusieurs modèles climatiques globaux et de deux scénarios d’émission de gaz à effet de serre, indiqueraient qu’un océan Arctique sans glaces en été [5] pourrait advenir dès la décennie 2030-2040.

Cette disparition de la banquise affecte plus particulièrement la partie orientale de l’océan Arctique, qui borde les côtes russes et scandinaves. Or cette zone présente l’avantage d’une bathymétrie (profondeur océanique) plus importante que dans la partie occidentale. Ainsi, le passage du Nord-Est, qui s’étend le long de ce rivage, pourrait devenir une route maritime d’importance pour le trafic de marchandises entre l’Europe du Nord et l’Asie, la distance à parcourir étant plus courte de 40% que la route du canal de Suez. Cette dernière n’est pas seulement plus longue, elle est aussi plus risquée - du fait d’attaques terroristes et de piraterie, notamment dans le golfe d’Aden -, et nettement plus contraignante : des restrictions sont appliquées aux bateaux en fonction de leurs dimensions et de leurs tonnages ; des taxes sont à verser pour bénéficier du droit de transiter ; des délais sont à ajouter au temps normal du parcours, du fait de la congestion du canal et de l’impossibilité de s’y croiser sur certains tronçons, ce qui oblige à y naviguer en convois.

JPEG - 821.4 ko
Traversée du canal de Suez, à hauteur du pont reliant l’Afrique à l’Asie
Crédit photo : Oliver Clarke
Certains droits réservés : Licence Creative Commons

Plus courte en kilomètres et en jours de navigation, la route de l’Arctique n’est toutefois pas sans difficultés, en raison des conditions climatiques et de navigation dues à la présence des glaces qui peuvent encore y prédominer actuellement. Transiter par ces eaux, très souvent prises par les glaces, se révèle aujourd’hui onéreux, puisque cela requiert, d’une part l’aide d’un brise-glace pour ouvrir la voie ou l’emploi de navires coûteux aux structures renforcées possédant une certification glace les autorisant à circuler dans ces eaux, et d’autre part, l’usage de carburants également plus chers, car adaptés aux températures extrêmement basses. A tout cela, il faut encore ajouter les frais élevés de l’assurance risque et le nombre insuffisant des services de secours pouvant porter assistance aux navires en cas de besoin.

Cependant, le réchauffement climatique aidant, à mesure que les conditions de navigation s’améliorent et que les périodes d’eaux libres de glace s’allongent, l’intérêt pour le passage du Nord-Est se renforce, notamment de la part du Japon et de la Chine, géographiquement bien placés pour emprunter cette voie et assurer à moindre coût leurs exportations vers l’Europe. Même si la Russie, pays particulièrement intéressé par cette route maritime qui longe sa côte arctique, n’a lancé que récemment une stratégie de développement des infrastructures à terre dans cette zone, le nombre de navires empruntant cet itinéraire est en augmentation, notamment à cause d’une activité croissante des compagnies pétrolières et gazières en Arctique. Une tendance qui est appelée à durer, puisque le volume des échanges qui y transitent devrait dépasser les 80 millions de tonnes en 2024.

Quelle menace cette intensification du trafic fera-t-elle peser sur l’environnement fragile de l’Arctique et surtout sur son climat ? Des émissions de gaz à effet de serre plus élevées risqueraient d’aggraver la situation, en amplifiant d’autant le réchauffement, dans une boucle négative de rétroaction. Peut-on estimer les émissions de CO2 générées par ce trafic de navires et évaluer les effets d’une politique environnementale dans ce secteur d’activités ?

JPEG - 337.3 ko
Brise-glace à propulsion nucléaire russe, plus grand et plus puissant brise-glace au monde après l’Arktika, escortant le cargo Yamal Irbis en mer de Kara
Crédit photo : Tuomas Romu
Certains droits réservés : Licence Creative Commons

C’est à ces questions que des chercheurs chinois de l’université Jiao-tong de Shanghai ont tenté de répondre au moyen d’une projection sur plus de trois décennies (de 2016 à 2050), en s’appliquant à tenir compte de tous les facteurs en jeu - économique, politique, environnemental -, ainsi que des paramètres associés au transport maritime et à la consommation de carburants et d’énergie. Employant un modèle de dynamique des systèmes, modélisation mathématique plus à même de représenter les multiples interactions et rétroactions entre tous les facteurs et donc de faciliter l’analyse de problèmes complexes, ces scientifiques se sont concentrés sur la route maritime du Nord, tronçon du passage du Nord-Est longeant sur 3 500 km la côte arctique de Sibérie, entre le détroit de Kara - séparant l’archipel de Nouvelle-Zemble du continent - et le détroit de Béring.

Souhaitant être aussi précis et exhaustifs que possible, les chercheurs ont considéré les différents types de parcours : trajet aller simple ou aller-retour, trajet unique ou multiple, sur la totalité du parcours ou entre 2 ports de la zone considérée ou bien encore avec une arrivée ou un départ depuis l’un des ports de l’Arctique russe. Les arrêts à quai ont été comptabilisés, puisque les moteurs auxiliaires sont alors seuls à fonctionner pour alimenter les navires en électricité, permettant ainsi de réduire la consommation en carburant et donc les émissions. L’option de la présence d’infrastructures offrant des connexions électriques à quai a également été ajoutée au modèle à partir de 2040, cette option ayant un impact carbone nul. Pour évaluer au plus près les émissions des différents types de navires au regard de leur masse, leurs dimensions et leur puissance, l’ensemble des navires a été divisé en neuf catégories, depuis les pétroliers, jusqu’aux bateaux de pêche, en passant par les méthaniers, navires porte-conteneurs, cargos ou vraquiers. Pour chaque catégorie, le nombre de voyages effectués en 2016 a été pris comme valeur de référence pour calculer la tendance.

Plusieurs scénarios ont été établis dans lesquels les proportions dans l’utilisation de 3 types de carburants que sont le fioul lourd, le diesel marin et le gaz naturel liquéfié (GNL), varient d’une décennie à l’autre, le fioul lourd disparaissant dans tous les cas en 2030 [6]. Enfin, le paramètre de la vitesse des navires a également été introduit dans ces scénarios pour évaluer l’impact d’une réduction de 10 ou 20%, ou au contraire d’une augmentation de 10%, tout en tenant compte de l’évolution projetée de la concentration en glaces.

JPEG - 4.5 Mo
Brise-glace à propulsion nucléaire "Lénine" à quai, au terminal maritime de Mourmansk
Crédit photo : Alexeï Zadonsky
Certains droits réservés : Licence Creative Commons

En comparant les estimations calculées pour les 12 scénarios ainsi obtenus, il en résulte que, dans l’hypothèse du scénario “business as usual” (prolongation de la tendance actuelle), scénario le plus probable qui prévoit en 2050 un arrêt du fioul lourd et une utilisation des carburants diesel marin et GNL à hauteur respectivement de 70 et 30%, les émissions de CO2 dues au trafic des navires sur la route maritime du Nord s’élèveraient à plus de 5,5 millions de tonnes en 2050, soit 1,76 fois la quantité émise en 2020 [7], la majorité des émissions étant générées par les pétroliers, suivis des cargos [8]. Les simulations mettent également en évidence le rôle bénéfique sur les émissions de gaz à effet de serre d’un remplacement des carburants marins traditionnels (en particulier par le GNL qui favorise une moindre émission de CO2 par rapport au diesel marin), ainsi que d’une réduction de la vitesse moyenne des bateaux : une diminution de la vitesse de 20% abaisserait les émissions à l’horizon 2050 de plus de 28% (même si le temps de navigation serait alors allongé), tandis qu’une hausse de la vitesse de 10% les augmenterait de près de 20%. Mais c’est la combinaison de ces deux facteurs qui permettrait d’obtenir le meilleur résultat, avec une baisse de 32% des émissions de CO2 en 2050, en associant une réduction de 20% de la vitesse des navires à un emploi du GNL et du diesel marin à proportion de 55 et 45%.

Les scientifiques suggèrent donc que toutes les parties prenantes - organisation maritime internationale, gouvernements, industriels du secteur du transport maritime - joignent leurs efforts pour réglementer et encadrer à la fois la vitesse des navires et l’utilisation des carburants marins en favorisant l’usage du gaz naturel liquéfié, deux mesures à même de limiter efficacement les émissions de CO2 en Arctique. Ils préconisent en outre que des réglementations spécifiques soient appliquées aux pétroliers et aux cargos, principaux émetteurs de gaz à effet de serre pour ce qui est du transport maritime sous ces latitudes.

Qu’une partie du trafic maritime se déporte massivement ou non dans les décennies à venir sur le raccourci du passage du Nord-Est, les résultats de ces chercheurs fournissent quoi qu’il en soit des éléments utiles pour diminuer la part du transport maritime dans les émissions mondiales de gaz à effet de serre et faire tendre ce secteur d’activités vers la neutralité carbone. Le passage du Nord-Est, future autoroute maritime arctique ? L’avenir le dira.

Camille de Salabert, Inist-CNRS

[1] National Snow and Ice Data Center (NSIDC).

[2] La perte de banquise arctique, lissée sur une année, n’est que de 4,3% par décennie sur 40 ans, mais elle dépasse les 12% par décennie en septembre (source : Sea Ice and Snow Cover Extent).

[3] Source : 2020 Arctic sea ice minimum second lowest on record.

[4] Source : What Do Global Climate Models Tell Us about Future Arctic Sea Ice Coverage Changes ?

[5] On définit un océan sans glaces par une superficie de banquise inférieure à 1 million de km2.

[6] Les auteurs se basent sur la réglementation russe qui interdit l’usage du fioul lourd à compter de 2029.

[7] Le transport maritime planétaire émet environ 940 millions de tonnes de CO2 par an, soit 2,5% des émissions mondiales de gaz à effet de serre (source : Commission Européenne - Action pour le Climat).

[8] Ce sont ces deux types de navires qui ont accompli le plus grand nombre de trajets sur cette route maritime en 2016.

Situer cette recherche