Chapitre 3 : Lire un scénario de transition

La transition en chiffres — L3

Malka Guillot

Université Grenoble Alpes

Le corpus d’aujourd’hui

Scénarios climatiques

Objectif des scénarios

Explorer différentes évolutions possibles des sociétés humaines et leur implication pour le climat

  • Plusieurs scénarios peuvent coexister, sans qu’aucun ne soit “le bon”
    • Montre différents futurs possibles, mais ne cherchent pas à prédire l’avenir (aucune probabilité n’est associée aux différents scénarios)
    • Prendre en compte l’incertitude liée aux futures activités humaines
    • Éclairer les décisions des États et plus largement des sociétés

\(\Rightarrow\) Un scénario assume un récit (quel modèle de société, quels arbitrages) et calcule des trajectoires cohérentes avec celui-ci

3 familles de scénarios

  1. Scénarios de transition
    • évolutions possibles des systèmes socio-économiques qui permettraient de limiter à 1,5°C ou 2°C la hausse des températures ?
  2. Scénarios de changement climatique
    • conséquences sur le système climatique de différentes trajectoires d’émissions de GES ?
  3. Scénarios d’impacts climatiques
    • impacts directs et indirects du changement climatique sur les systèmes socio-économiques ?

Source : I4CE (2022), Comment lire un scénario de transition ?, fig. 1

5 trajectoires socio-économiques partagées

(Shared Socioeconomic Pathways SSP)

  • SSP1 : La voie durable et “verte”

    • les émissions de CO2 diminuent drastiquement pour atteindre la neutralité carbone vers 2050 et sont négatives dans la deuxième moitié du siècle
  • SSP2 : continuité des trajectoires socio-économiques et technologiques actuelles

  • SSP3 : politiques se concentrent sur les questions de sécurité nationale et régionale*.

  • SSP4 : exacerbation des inégalités mondiales*.

  • SSP5 : Développement à partir de combustibles fossiles*.

    • les émissions de CO2 continuent d’augmenter fortement jusqu’à être deux fois supérieures aux niveaux actuels en 2050 et plus de trois fois supérieures en 2100

… différentes trajectoires d’émissions de GES

5 “Shared Socioeconomic Pathways” (SSP) du GIEC

Différentes voies de développement de la société

Source : Lehtonen et al. (2021)

Exercice : atténuation ou adaptation ?

  • Atténuer les effets : Limiter les émissions de GES pour réduire le réchauffement climatique et ses impacts
  • S’adapter : Rendre notre société plus robuste face aux menaces qu’il présente
Atténuation
Adaptation
Rénovation des bâtiments
Taxe carbone
Renouvelables, nucléaire
Construire des digues
Récupération des eaux de pluie
Réduire la consommation d’énergie dans les bâtiments
Réduire les distances parcourues
Captage et stockage du CO2
Préservation et restauration des forêts
Manger moins de viande (et de fromage)

Une contrainte venant d’un objectif climatique

Budget carbone

quantité maximale d’émissions cumulées de CO2 qu’il ne faut pas dépasser pour limiter le réchauffement climatique global en dessous d’une certaine température.

Budget carbone restant, en GtCO2

Objectif de réchauffement Budget total depuis l’ère préindustrielle
(1850-1900)
GIEC (2018) GCB (2025)
GtCO2 restant % déjà consommé GtCO2 restant % déjà consommé
1,5°C 2 650 420 84 % 170 94 %
2°C 3 400 1 170 65 % 1 055 69 %

Sources :

  • GIEC, Rapport spécial 1,5°C (2018) ;
  • Global Carbon Budget 2025 (Global Carbon Project).

Scénarios SSPx-y

x : le Shared Socioeconomic Pathway (SSP) choisi, qui fixe le contexte socio-économique mondial y : le niveau de forçage radiatif (RCP) choisi, qui fixe l’objectif climatique

Cinq scénarios ont été choisis pour être évalués :

  • SSP1-1.9 : scénario très ambitieux pour représenter l’objectif 1,5°C de l’Accord de Paris
  • SSP1-2.6 : scénario de développement durable
  • SSP2-4.5 : scénario intermédiaire
  • SSP3-7.0 : scénario de rivalités régionales
  • SSP5-8.5 : développement basé sur les énergies fossiles

Une contrainte venant d’un objectif climatique

Budget carbone

quantité maximale d’émissions cumulées de CO2 qu’il ne faut pas dépasser pour limiter le réchauffement climatique global en dessous d’une certaine température.

Budget carbone restant, en GtCO2

Objectif de réchauffement Budget total depuis l’ère préindustrielle
(1850-1900)
GIEC (2018) GCB (2025)
GtCO2 restant % déjà consommé GtCO2 restant % déjà consommé
1,5°C 2 650 420 84 % 170 94 %
2°C 3 400 1 170 65 % 1 055 69 %

Sources : - GIEC, Rapport spécial 1,5°C (2018); - Global Carbon Budget 2025 (Global Carbon Project).

➡️ Trajectoire d’émissions de GES

SSP vs SSPx-y

La matrice SSP × forçage radiatif utilisée dans l’AR6

Source : GIEC AR6 WGI (2021), Chapitre 1, Cross-Chapter Box 1.4, Figure 1 (panel de droite)

Trajectoires d’émissions de GES selon les scénarios SSPx-y

Émissions futures de CO2 et de principaux gaz non-CO2, selon les 5 scénarios SSPx-y

Source : GIEC, 6ᵉ rapport (2023), Résumé pour décideurs, figure SPM.4a

Des trajectoires d’émissions au réchauffement

Contribution des différentes émissions au réchauffement global 2081-2100, selon les 5 scénarios SSPx-y

Source : GIEC, 6ᵉ rapport (2023), Résumé pour décideurs, figure SPM.4b

Les briques génériques d’un scénario

  1. Une trajectoire socio-économique de référence
    • démographie, croissance potentielle, prix de l’énergie (équivalent des SSP au niveau mondial)
  2. Un objectif ou une trajectoire climatique à horizon temporel donné
    • température visée, budget carbone associé
  3. Un ou plusieurs modèles couplant économie, énergie et climat
    • pour traduire des hypothèses en trajectoires d’émissions, de PIB, d’emploi
      • (voir chapitre 4)
  4. Des hypothèses sur les leviers de la transition
    • sobriété, efficacité, report technologique : distinguent les scénarios entre eux
  5. Un périmètre sectoriel et géographique

Modélisation

Une représentation simplifiée de la réalité, qui permet de tester des hypothèses et d’explorer des futurs possibles.

Variables exogènes hypothèses fixées de l’extérieur Modèle équations, mécanismes, contraintes Variables endogènes déterminées par le modèle calcule réinjectées (rétroaction) solution Résultats dernière valeur des variables endogènes

La grille de lecture I4CE

# Étape Question posée
1 Cadre d’élaboration Qui a produit le document, pour qui, dans quel but ?
2 Niveau d’information disponible Quelle est la profondeur/transparence des données fournies ?
3 Contexte socio-économique Quelles hypothèses de cadrage (démographie, croissance, climat) ?
4 Objectif climatique et répartition temporelle Quelle cible, et comment varie-t-elle entre scénarios ?
5 Poids des leviers et hypothèses associées Quels instruments (prix, normes, subventions) ?
6 Répartition sectorielle et géographique Quels secteurs couverts, à quelle échelle ?
7 Solutions et technologies Quels arbitrages technologiques (ex. nucléaire/EnR) ?
8 Conséquences macroéconomiques Quel impact sur le PIB, l’emploi, le pouvoir d’achat ?

2. Comparaison des scénarios de transition

[Étape 1] objectifs et context

Sources

  • ADEME : Agence de l’environnement et de la maîtrise de l’énergie,
    • Financement : organisme public
    • but affiché : « nourrir les délibérations collectives », un document pour le débat public.
  • The Shift Project : think tank associatif, indépendant, spécialisé dans la transition énergétique et climatique
    • Financement du plan : crowdfunding
    • but : proposer des préconisations opérationnelles, un document pour l’action.

Objectifs des deux plans

Atteindre la neutralité carbone en France d’ici 2050

Approches différentes ?

typologie de futurs possibles vs. un plan d’action à exécuter.

Étape 2 — Niveau d’information disponible

  • ADEME : rapport principal + 17 feuilletons sectoriels + synthèse, tableaux d’hypothèses explicites, données ouvertes.

  • Shift : rapport de 341 p. + synthèse de 28 p., structuré en fiches par chantier — actionnable, mais moins transparent sur les hypothèses macro de cadrage.

Étape 3 — Contexte socio-économique (1/2)

ADEME

Un scénario de référence (TEND) explicite et chiffré, commun aux 4 trajectoires :

Hypothèses de cadrage ADEME — démographie, climat, économie

Source : ADEME, Transition(s) 2050, synthèse 2024, Tableau 2, p.9

Étape 3 — Contexte socio-économique (2/2)

Shift

Point de vue différent :

  • Point de départ aujourd’hui : dépendance à 60 % aux énergies fossiles
  • Propose une série de chantiers à exécuter pour atteindre la neutralité carbone en 2050, mais sans scénario tendanciel chiffré.
  • Pas de modélisation macroéconomique globale, mais des hypothèses sectorielles (ex. prix de l’électricité, coût de l’hydrogène, normes véhicules lourds, aides ciblées) pour chaque chantier.

Étape 3 — Contexte socio-économique (3/3)

Récits des scénarios ADEME

Étape 4 — Objectif climatique et répartition temporelle

Cible identique

Neutralité carbone France 2050

Approche différente :

  • ADEME : 4 visions de société contrastées (S1 à S4), toutes censées atteindre la neutralité par des chemins normatifs différents (sobriété vs technologie).
    • Question sous-jacente : « quelle société voulons-nous ? »
  • Shift : 3 niveaux de réussite d’un seul et même plan
    • Question sous-jacente : « comment le plan sera-t-il mis en œuvre ? » ie. incertitude sur l’exécution

Étape 5 — Poids des leviers et hypothèses associées

ADEME

Scén. Politiques emblématiques
TEND Fiscalité environnementale plafonnée (CCE) ; régulation par le marché (ETS)
S1 Réglementation stricte (interdictions, quotas) ; arrêt net des subventions fossiles
S2 Fiscalité environnementale redistributive ; modèles économiques territorialisés ; taxe carbone aux frontières de l’UE
S3 Incitations R&D et déploiement technologique ; politiques industrielles sectorielles (UE)
S4 Soutien à l’offre seul, sans contrainte sur les usages ; fiscalité carbone minimaliste

Source : ADEME, Transition(s) 2050, rapport intégral, Tableau 1 « Première description des scénarios de neutralité carbone… », p.31-33

Shift

Par secteur :

  • Transports
  • Logement
  • Industrie
  • Agriculture
  • Énergie
  • Numérique

\(\rightarrow\) 20 “chantiers” :

2 grands systèmes de valorisation du carbone

Fiscalité carbone en France ?

Objectif : réduire les émissions de gaz à effet de serre en incitant à la réduction de la consommation d’énergie fossile via un signal-prix.

  1. Contribution climat énergie (CCE) \(\in\) taxes sur les énergies fossiles (TICPE)
    • S’applique directement sur les émissions
    • Montant (2026) : 44,6 €/t CO2
    • Recettes annuelles : ~ \(10^9\) €
    • Coût moyen / ménage : ~ 100 € / an
  2. Marché de quotas d’émission (ETS) :
    • Les émissions sont limitées par la quantité de quotas d’émissions déterminée par l’autorité publique puis distribuées (gratuitement ou par enchères) aux installations couvertes
    • On contrôle directement la quantité de gaz à effet de serre émise.
    • Prix des quotas d’émission (09-2026) : 86,96 € € par tonne.

ADEME : Taux de taxe carbone par scénario

Source : ADEME, Transition(s) 2050, Feuilleton « Les effets macroéconomiques » (2021), Graphique 1, p.8

ADEME : Leviers x scénarios

Source : ADEME, présentation Transition(s) 2050

Étape 6 — Répartition sectorielle et géographique

Commment se répartissent les efforts de réduction d’émissions ?

ADEME

  • 4 scénarios qui couvrent tous les secteurs

SHIFT

Pas de vision d’ensemble.

Émissions

Source : ADEME, Transition(s) 2050

Étape 6 — Énergie

La demande en énergie reste basse mais celle d’électricité augmente

évolutions des consommations finales par source d’énergie

Source : ADEME, Transition(s) 2050

Étape 6 — Qui utilise de l’électricité ?

évolutions des consommations totale par secteur

Étape 6 — Energie

Comparaison des niveaux de production d’électricité

Source : transparent 13 présentation ADEME

Étape 6 — Transports

Mobilité de voyageurs : évolution des distances par personne, par mode

Sources : ADEME, Transition(s) 2050, rapport ; Shift Project (2026), fig. 20 et` 22, variante haute (visualisation MG)

Etape 6

Emissions / empreinte carbone selon les scénarios

ADEME — bilan net, tous GES, territorial (MtCO2eq)

Shift — émissions nettes, tous GES (MtCO2eq)

ADEME — empreinte carbone (territorial + importé, brut)

Étape 7 — Solutions et technologies

2 grandes questions

1. Comment produire de l’électricité bas-carbone ?

  • Solutions :
    • énergies renouvelables (EnR)
    • nucléaire ?

2. Comment capter le CO2 ?

  • Solutions :
    • Puits naturels
      • ie. biologiques forestiers et agricoles + changement d’affectation des sols
      • Les préserver et les restaurer
    • Puits artificiels ?
      • Capture directe dans l’air + stockage géologique (DACCS)
      • Bioénergie + captage et stockage du CO2 (BECCS)
      • Technologies encore à l’état de recherche, coûteuses et énergivores.

Étape 7 — produire de l’électricité bas-carbone

Arbitrage énergétique de l’ADEME

Source : ADEME, Transition(s) 2050, synthèse 2024, Graphique 14, p.28

Étape 7 — produire de l’électricité bas-carbone

Le Shift refuse l’arbitrage

Source : The Shift Project, Réussir la transition dans l’incertitude, synthèse 2026, p.23

Etape 7 — Capteurs de CO2 : puits naturels vs puits artificiels

ADEME

Préserver les puits naturels (S1 & S2) vs. développer les puits artificiels (S3 & S4)

Source : ADEME, Transition(s) 2050

Étape 8 — Conséquences macroéconomiques

ADEME

  • Modèle macroéconomique d’équilibre général avec commerce international : ThreeME
    • Intègre les échanges commerciaux ie importations et contenu carbone
  • Modélise pour chaque scénario:
    • le PIB,
    • le chômage,
    • le « reste à vivre » des ménages,
    • le coût de l’électricité

Shift

Refuse explicitement ce travail :

« un regard sur l’économie avant tout physique et systémique »

\(\rightarrow\) concentré sur les flux physiques (émissions, énergie, cuivre) et l’emploi.

outil de simulation développé par The Shift Project.

Étape 8 — Simulation SHIFT

  • 7 modèles sectoriels : point de départ 2025 → point d’arrivée 2050,
    • trajectoire annualisée — linéaire “hors chantier”, courbes en S pour les chantiers
  • 4 modèles d’évaluation, alimentés par les sorties des modèles sectoriels :
    • énergétique, climatique, cuivre, emploi

Étape 8 — Modélisation macroéconomique ADEME

Étape 8 — PIB ADEME

Source : ADEME, Transition(s) 2050, synthèse 2024, Graphique 5, p.8

Étape 8 — Emploi ADEME

Source : ADEME, Transition(s) 2050, synthèse 2024, Graphique 6, p.9

Étape 8 — Emploi SHIFT

Note : aggrégation MG.

Étape 8 — Emploi [ADEME vs. SHIFT]

ADEME

SHIFT

Caveat : - ADEME : tous secteurs, résultat d’un modèle macroéconomique d’équilibre général - Shift : 5 secteurs, résultat de simulations sectorielles`

Synthèse

  • I4CE propose des axes génériques de lecture ;
  • ADEME et Shift Project : 2 approches très différentes avec un même objectif :
    • Neutralité carbone France 2050
ADEME Transition(s) 2050 Shift Project
Nature Typologie de futurs à choisir Plan à exécuter
Incertitude sur Le choix de société La réussite de l’exécution
Chiffrage macro Systématique (PIB, emploi) Refusé par principe
Nucléaire/EnR Arbitrage selon le scénario Refus de l’arbitrage

Monde post +1.5°C

Limiter l’overshoot. Gérer le dépassement de 1,5 ºC et définir les trajectoires de retour

  • Le plan : “rembourser” le budget carbone consommé en excès par des émissions négatives (puits artificiels et puits naturels)

\(\Rightarrow\) émissions “négatives”

⚠️ Solutions technologiques encore expérimentales, très incertaines, et coûteuses, voire invraisemblables.

La prochaine fois

Chapitre 4 : PIB, modélisation et climat

  • Auffhammer, M. (2018), Quantifying Economic Damages from Climate Change, Journal of Economic Perspectives, 32(4), 33-52 lien

  • Burke, M., Hsiang, S. M., & Miguel, E. (2015), Global non-linear effect of temperature on economic production, Nature, 527(7577), 235-239 lien.

  • The Shift Project & IFPEN (2019), Comprendre les enjeux de la modélisation du lien complexe entre énergie, climat et économie lien.