Comment les techniques nucléaires contribuent-elles à la mesure du changement climatique et à l’adaptation à celui-ci ?

Les atomes de chaque élément chimique comportent un nombre caractéristique de protons, de neutrons et d’électrons.

Les atomes possédant le même nombre de protons mais pas le même nombre de neutrons sont des isotopes, qui ont presque les mêmes propriétés chimiques mais pas la même masse ni les mêmes propriétés physiques. Il y a des isotopes stables — qui n’émettent pas de rayonnements — et des isotopes instables, radioactifs.

On utilise diverses techniques nucléaires pour mesurer les quantités et les proportions d’isotopes et pour déterminer leur origine, leur histoire, leurs sources et leurs interactions avec l’environnement. Ces mesures permettent aux experts de mieux comprendre le fonctionnement de divers écosystèmes.

Pour plus d’informations sur les isotopes et leurs utilisations, cliquez ici.

Un quart des émissions de gaz à effet de serre proviennent de l’agriculture, notamment le CH₄ et le N₂O — un gaz 300 fois plus puissant que le CO₂ en ce qui concerne le réchauffement climatique — rejetés par le bétail et les engrais chimiques. Non seulement l’excès d’engrais, devenu N₂O, accentue le réchauffement climatique, mais il pollue également les sols et l’eau douce. Les techniques nucléaires permettent d’évaluer les émissions de gaz à effet de serre en quantité et en qualité.

Les isotopes peuvent aider à déterminer la quantité d’engrais que les plantes peuvent absorber et donc à réduire la quantité épandue et le volume de N₂O libéré.

Pour plus d’informations, voir cet article sur la réduction des gaz à effet de serre grâce aux techniques nucléaires.

Le changement climatique a engendré des conditions extrêmement sèches dans de nombreux pays, d’où l’importance de comprendre comment la sécheresse influe sur la croissance des cultures dans ces conditions nouvelles et d’aider à trouver des moyens d’économiser l’eau. Voir De l’importance de l’eau.

Les isotopes servent à évaluer l’état et le mouvement souterrain des eaux pour comprendre comment produire des récoltes solides dans des conditions changeantes. Ils aident les communautés à s’adapter aux sécheresses et à bien utiliser des méthodes moins onéreuses et plus efficaces telles que l’irrigation au goutte-à-goutte.

Accélérant le processus naturel de changement génétique, l’irradiation par rayons gamma et par rayons X est utilisée dans la sélection des plantes par mutation pour développer de nouvelles variétés de cultures résistantes ou tolérantes à la sécheresse, à la salinité, aux maladies et aux ravageurs. Les graines et autres matériels végétaux sont traités pour produire des changements génétiques semblables à des mutations spontanées, ce qui permet d’obtenir des variétés améliorées aux rendements élevés, mieux adaptées aux changements climatiques.

Pour en savoir plus sur l’utilisation des techniques nucléaires favorisant une agriculture intelligente face au climat, cliquez ici.

Les océans absorbent le quart du CO₂ libéré dans l’atmosphère, stockant 50 fois plus de CO₂ que l’atmosphère. L’augmentation du niveau de CO₂ entraîne l’acidification des océans, qui peut affecter les organismes marins non habitués à l’acidité et perturber des écosystèmes entiers, la chaîne alimentaire et finalement la subsistance des communautés qui dépendent des océans. Si l’eau devient trop acide, les conditions deviennent destructrices pour les organismes.

On utilise des techniques nucléaires et isotopiques pour étudier les océans et leur acidification. Elles permettent d’évaluer la capacité de stockage du carbone des océans, l’effet de l’acidification sur les organismes marins, l’évolution passée de l’acidité des océans et les incidences sur les scénarios climatiques futurs. Les radio-isotopes stables et naturels servent à comprendre le cycle du carbone, notamment l’origine et le devenir de la matière organique.

Les scientifiques et les décideurs politiques peuvent ainsi mieux réagir aux changements et protéger la vie océanique.

Pour plus d’informations sur les différentes techniques employées pour comprendre les océans, cliquez ici.

Le changement climatique affecte les sources et la distribution des précipitations partout dans le monde, entraînant des modifications des débits fluviaux et de la reconstitution des eaux souterraines. L’hydrologie isotopique permet de comprendre comment les aquifères souterrains se reconstituent et combien ils sont vulnérables au changement climatique. Ces données aident à protéger et à préserver les systèmes d’eaux souterraines.

L’hydrologie isotopique permet d’étudier la composition isotopique de l’hydrogène et de l’oxygène dans l’eau. Puisque la composition isotopique de l’eau est caractéristique du moment et de l’endroit d’où provient la pluie, cette technique permet de déterminer d’où vient l’eau et de protéger sa source.

D’autres isotopes servent à dater l’âge de l’eau contenue dans différents systèmes aquifères. En évaluant l’âge de l’eau, les scientifiques comprennent comment gérer au mieux l’approvisionnement en eau afin d’en assurer la durabilité à long terme.

Pour en savoir plus sur l’hydrologie isotopique, cliquez ici.

• L’AIEA utilise la science et la technologie nucléaires pour aider les pays à contrôler et atténuer les effets du changement climatique et à s’y adapter. Elle donne des conseils sur la manière de préserver et de restaurer l’environnement et diffuse des recherches et des informations afin d’aider à la formulation de politiques.
• Le Centre mixte FAO/AIEA des techniques nucléaires dans l’alimentation et l’agriculture s’emploie à développer et à améliorer encore les techniques nucléaires et isotopiques pour intensifier la production agricole et préserver les ressources naturelles, tandis que l’AIEA renforce la capacité des experts du monde entier à utiliser ces techniques.
• L’AIEA gère le Centre international de coordination sur l’acidification des océans, qui contribue au renforcement des capacités et à la communication mondiale sur la science de l’acidification des océans.
• Les Laboratoires de l’environnement de l’AIEA utilisent des techniques nucléaires et isotopiques pour mieux comprendre le cycle mondial du carbone et étudier la capacité de stockage du carbone des océans et ses effets sur les scénarios climatiques futurs.
• En partenariat avec l’Organisation météorologique mondiale, l’AIEA gère le Réseau mondial de mesure des isotopes dans les précipitations, qui offre des conseils scientifiques, une logistique et un soutien technique en matière d’hydrologie isotopique.

Pour en savoir plus sur la technologie nucléaire et son lien avec le changement climatique, lisez cette édition du Bulletin de l’AIEA.

Cet article a été publié pour la première fois sur iaea.org/fr le 6 octobre 2021.