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Varia

Engagements climatiques et modélisation du carbone des sols

Enquête sur la climatisation d’un domaine de recherches
Climate commitments and soil carbon modeling - Investigating the climatization of a research domain
Compromisos climáticos y modelización del carbono del suelo – Estudio de la climatización de un ámbito de investigación
Laure Manach, Hélène Guillemot et Céline Granjou

Résumés

Le changement climatique est devenu un enjeu incontournable dans une variété d’arènes et de secteurs. L’objectif de cet article est ainsi d’investiguer les stratégies de « climatisation » d’une communauté de recherche singulière, celle des modélisateurs du carbone des sols, et de comprendre à quel(s) type(s) d’engagement ces stratégies renvoient pour les chercheurs. À partir d’une enquête empirique approfondie, nous revenons d’abord sur l’histoire de la communauté de modélisation du carbone du sol et la manière dont elle est interpellée par des questions climatiques depuis le tournant des années 2000. Nous suggérons que cette mise en tension n’induit pas une vision unique et partagée chez les modélisateurs du carbone du sol de la « science à faire » pour répondre à ces questions. Nous analyserons deux types « d’engagement climatique » développés par les chercheurs, conduisant à infléchir leurs agendas de recherche : un engagement dialogique et un engagement structurant.

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Texte intégral

1Le changement climatique est devenu un enjeu incontournable dans une variété d’arènes et de secteurs, qui se trouvent désormais pensés au prisme du climat. Cette extension croissante de la perspective climatique – ou « climatisation » – a été étudiée dans des domaines comme les migrations, la sécurité ou encore l’agriculture (Aykut, 2020 ; Aykut et al., 2018 ; Aykut & Maertens, 2021 ; Hrabanski & Le Coq, 2022). Les dynamiques de climatisation dans le monde académique ont en revanche été moins étudiées, alors même que certains groupes ou communautés de recherches réalignent leurs objectifs et activités avec les questions climatiques, dans des perspectives de compréhension du changement climatique ou de prévision et d’adaptation à ses impacts. L’objectif de cet article est d’investiguer les stratégies de « climatisation » d’une communauté de recherche singulière, celle des modélisateurs du carbone des sols, mais aussi de comprendre à quel(s) type(s) d’engagement ces stratégies renvoient pour les chercheurs.

2La modélisation du carbone du sol se développe au sein des sciences du sol dès les années 1930 dans une visée agronomique, notamment pour étudier le rôle du carbone pour la fertilité des sols. À partir des années 1990, le carbone des sols est de plus en plus considéré pour son rôle dans le changement climatique : les sols contenant environ trois fois plus de carbone que l’atmosphère, de relativement faibles variations des flux de carbone depuis et vers les sols peuvent influer sur le taux de CO2 atmosphérique (IPCC, 2019). Les climatologues intègrent ainsi les échanges de carbone entre les sols et l’atmosphère dans leurs modèles de climat, mais cette composante est rapidement considérée comme une source d’incertitude importante pour ces modèles. À partir de 2015, la montée dans l’agenda politique en France de la thématique du stockage du carbone dans les sols et le lancement de l’Initiative 4p1000 lors de la COP21, suscite également une demande d’expertise en modélisation du carbone dans les sols pour le développement des politiques publiques (Kon Kam King et al., 2018). Les modélisateurs du carbone bénéficient alors de nouvelles opportunités de financements et de collaborations autour de leurs travaux ressaisis dans une perspective climatique, mais se trouvent aussi soumis à de nouvelles exigences dans la production de leurs modèles de carbone du sol. Nous chercherons à rendre compte des stratégies et agendas développés par la communauté de modélisation du carbone des sols ainsi que des reconfigurations et des tensions associées à la manière dont ces chercheurs se saisissent de la question climatique et s’y engagent.

3Dans les travaux sur la « climatisation » (Aykut, 2020), cette notion renvoie tout à la fois à l’idée d’une « force d’attraction », propre au cadrage discursif et symbolique que constitue le climat, et à un programme de recherches sociologiques qui investiguerait les modalités et les effets de la transformation des agendas, des expertises et des pratiques des institutions et des groupes « climatisés ». Nous inscrivant surtout dans la deuxième proposition, nous nous attacherons à montrer la variété et l’hétérogénéité des stratégies de climatisation développées par les chercheurs, en décrivant les transformations de leurs agendas de recherche. Ceux-ci sont compris comme des ensembles cohérents de travaux incluant les objectifs, questions et objets de recherches, les pratiques et l’instrumentation mobilisée, le positionnement dans le champ, les rattachements institutionnels, les collaborations et les activités d’expertise à destination de décideurs ou gestionnaires (Granjou & Arpin, 2015). À distance d’une approche centrée sur l’imposition du climat comme un cadre donnant spontanément un nouveau sens aux pratiques de recherche, il s’agira de pointer l’agentivité des scientifiques dans la climatisation de leurs agendas et d’analyser la diversité des manières de s’engager dans un travail de climatisation en lien avec des visions variables de la « science qui compte » (Granjou & Arpin, 2015).

4De nombreux travaux en sociologie des sciences se sont intéressés à l’engagement des chercheurs, qu’ils définissent comme une participation sous diverses formes au débat public (Bonneuil, 2006 ; Topçu, 2007), à des travaux d’expertise en lien avec les autorités administratives (Prete, 2013), ou encore comme une activité cherchant surtout à influer sur les travaux menés par les pairs (Woodhouse & Breyman, 2005) : dans ces différentes approches, l’engagement est l’objet d’un travail de démarcation entre science et politique de la part des chercheurs (Gautrais, 2023 ; Gieryn, 1983). Nous proposons ici un angle complémentaire à ces travaux. Nous nous inspirons de la littérature en science and technology studies qui caractérise les « engagements épistémiques » (Granjou & Arpin, 2015) comme des engagements dans la production d’un certain type de science « qui compte » aux yeux des chercheurs. Nous suggérons que les différentes stratégies des chercheurs pour « climatiser » leurs agendas participent de divers « engagements climatiques », définis comme des engagements pour, et dans, la production d’un certain type de science qui compte du point de vue du changement climatique. Dans la veine des travaux décrivant l’importance prise par la visée de pertinence sociale des recherches (Hessels et al., 2009), ces engagements « mettent en actes une certaine idée du rôle social du chercheur » au cœur même de leurs activités de recherche (Granjou & Arpin, 2015). Cette approche de l’engagement s’intéresse au travail d’articulation entre science et politique au sein même des agendas de recherche davantage qu’au travail de démarcation. Il ne s’agit alors pas de décrire un positionnement idéologique ou politique qui préexisterait aux transformations des agendas de recherche et qui les guiderait, mais plutôt de retracer la co-production graduelle, sur le temps long, des agendas de recherches et des engagements climatiques. L’engagement des scientifiques peut ainsi apparaître comme un continuum entre sphère publique, expertise et engagement épistémique, sur lequel nous nous focalisons ici.

  • 1 Colloque intitulé « Diversity and complementarity in soil organic carbon modelling approaches », oc (...)

5La modélisation du carbone des sols en France est portée par une petite communauté de chercheurs issus majoritairement de la biogéochimie, des sciences du sol et de l’écologie – dont la modélisation n’est le plus souvent pas le seul outil de recherche. Rattachés au CNRS, à l’Inrae, au Cirad, à l’IRD et enseignants-chercheurs à l’université, ces chercheurs travaillent principalement dans plusieurs laboratoires de l’Inrae comme Ecosys (AgroParisTech), BEF (Nancy), InfoSol (Orléans), au Laboratoire de Géologie (ENS Ulm), ou encore dans les centres du Cirad et de l’IRD comme Eco&Sols (Montpellier). Ils participent à des projets de recherche et à des colloques ensemble et publient dans des revues communes. Le point de départ de notre enquête au sein de cette communauté est une observation participante à un colloque international qui s’est tenu à l’automne 2021 au Laboratoire de Géologie de l’ENS1 et qui a rassemblé une trentaine de personnes pratiquant la modélisation du carbone du sol en France et à l’étranger. Ce colloque nous a permis d’identifier une liste de douze enquêtés parmi les participants, qui a été complétée par cinq entretiens avec des modélisateurs du climat, notamment au Laboratoire des sciences du climat et de l’environnement (LSCE) de l’Université Paris-Saclay. Les chercheurs rencontrés travaillent en France, sont principalement titulaires de leur poste, à l’exception de trois chercheurs en post-doctorat. Pour une majorité d’entre eux, ils ont entre 40 et 50 ans, sont des chercheurs en milieu de carrière, reconnus dans leur champ mais sans charge administrative comme la direction d’une unité de recherche. Au total, nous avons conduit, entre octobre 2021 et août 2022, 17 entretiens, auxquels s’ajoutent l’observation de réunions de recherche et une revue de littérature internationale portant sur la modélisation du carbone du sol. L’enquête, sans être exhaustive, couvre néanmoins les laboratoires les plus importants dans le domaine de la modélisation du carbone des sols en France, ainsi qu’un panel de chercheurs actifs dans cette communauté depuis plus de 20 ans pour la plupart, permettant de penser que l’analyse développée ici est représentative des grandes orientations de recherche en présence, au niveau français tout au moins.

6Nous reviendrons d’abord sur l’histoire de la communauté des modélisateurs du carbone du sol et la manière dont celle-ci est interpellée et mise en tension par des questions climatiques depuis le tournant des années 2000. Dans un deuxième temps, nous suggérerons que cette mise en tension n’induit pas une vision unique et partagée chez les modélisateurs du carbone de la « science à faire » pour répondre à ces questions. Nous analyserons deux types d’engagement climatique au sens défini ci-dessus. Une première forme d’engagement se caractérise par un maintien des agendas de recherche existants et l’ouverture d’un dialogue avec les modélisateurs du climat : nous qualifions cet engagement climatique de « dialogique ». Une seconde forme est marquée par une transformation profonde des travaux de recherche et un alignement des questions de recherche sur les enjeux du changement climatique : cet engagement climatique est qualifié de « structurant ». Nous analyserons les relations entre les tenants de ces deux engagements, en suggérant les collaborations et concurrences qui peuvent se jouer dans ce travail de climatisation.

Modéliser le carbone du sol, de l’agriculture au changement climatique : histoire d’une communauté de recherche

7Nous revenons d’abord sur l’histoire de la communauté des modélisateurs du carbone du sol et de ses thèmes et pratiques de recherche, avant d’expliciter la manière dont cette communauté a été interpellée par les questions climatiques depuis le tournant des années 2000, notamment à travers le développement de la modélisation climatique et la montée à l’agenda politique du thème du stockage du carbone dans les sols comme outil de lutte contre le changement climatique.

Modéliser les matières organiques du sol

Une perspective d’abord agronomique

  • 2 On utilise notamment depuis le XIXsiècle le coefficient 1,72 pour passer de la teneur en matière (...)

8La modélisation du carbone du sol prend racine dans les travaux menés depuis le début du XIXe siècle sur la matière organique des sols (aussi appelée « humus »), issue de la décomposition des résidus végétaux, microbiens et animaux, et composée à plus de 60 % de carbone2 (Baize & Morlon, 2010). C’est surtout le rôle de la matière organique dans la fertilité des sols qu’étudient les scientifiques des sols (Manlay et al., 2007). Les premiers modèles de matière organique sont développés au début des années 1930, suite à l’observation de la déplétion en carbone des sols en culture intensive, et s’inscrivent dans le contexte plus large des mouvements pour la conservation des sols qui visent à lutter contre l’érosion, la salinisation ou encore le compactage du sol (Boulaine, 1997). Ces premiers modèles prennent la forme d’équations mathématiques qui permettent de simuler les effets de différentes pratiques agricoles sur la dynamique du carbone (Salter & Green, 1933). En 1937, le pédologue russe Nikiforoff propose de décrire cette dynamique du carbone par la « théorie des compartiments », soit un ensemble d’équations qui caractérisent différents compartiments du sol dans lesquels le carbone a des temps de résidence variables (Nikiforoff, 1937). Ces compartiments ne correspondent pas à un phénomène empirique observable mais reposent sur l’idée que toutes les molécules avec des caractéristiques communes (temps de résidence identique par exemple) peuvent être regroupées conceptuellement, afin de rendre compte des observations.

Le tournant computationnel : l’essor des modèles informatiques de matière organique

9À partir des années 1950 et 1960, la modélisation connaît un « tournant computationnel » (Varenne, 2018) avec l’arrivée des ordinateurs : les modèles de matière organique deviennent des programmes informatiques qui produisent des simulations numériques. Ils intègrent de plus en plus de paramètres avec l’augmentation de la capacité de calcul des ordinateurs dans les années 1970 (Manzoni & Porporato, 2009). Les années 1980 donnent naissance aux modèles les plus connus et cités, tels le modèle britannique Roth-C (Jenkinson et al., 1987) ou le modèle américain Century (Parton et al., 1987), fondés sur la théorie des compartiments et qui cherchent à représenter la dynamique du carbone à l’échelle de la parcelle agricole (Blankinship et al., 2018). Le modèle Century comporte ainsi trois compartiments qui communiquent entre eux (fig. 1) : un compartiment « actif » où la durée de rotation du carbone est d’un an et demi, un compartiment « lent » où il demeure en moyenne dans le sol sur une durée de 25 ans, et enfin un compartiment « passif » où la durée de rotation est celle du millénaire (Parton et al., 1988).

Figure 1 : La partie « carbone du sol » du modèle Century et ses trois compartiments

Figure 1 : La partie « carbone du sol » du modèle Century et ses trois compartiments

(Parton et al., 1988)

La naissance de deux familles de modèles

10En parallèle à ces développements, l’écologie du sol acquiert une plus grande visibilité dans les années 1960, notamment à travers la notion de « sols vivants » : l’agriculture biologique se structure avec la création de l’Association française d’Agriculture biologique en 1961 et en 1964 est lancé le Programme biologique international, qui permet l’affirmation de l’expertise en écologie (Pessis, 2020). La dynamique de la matière organique est de plus en plus conçue comme dépendante des animaux, champignons et micro-organismes qui régulent la fertilité du sol (Crowther et al., 2019). Ces travaux en écologie du sol donnent naissance dans les années 1980 aux premiers modèles dits « complexes », car ils sont basés sur des flux biogéochimiques observables dans le sol et représentent explicitement l’action des communautés microbiennes sur le carbone (Manzoni & Porporato, 2009). Le modèle Millennial (fig. 2), par exemple, représente les communautés microbiennes et quatre compartiments de carbone du sol : la matière organique particulaire (POM), les agrégats de carbone, le carbone à faible poids moléculaire (LMWC) et la matière organique associée aux minéraux (MAOM).

Figure 2 : Représentation de la dynamique du carbone des sols dans le modèle Millennial

Figure 2 : Représentation de la dynamique du carbone des sols dans le modèle Millennial

(Abramoff et al., 2022)

11Ainsi, deux familles de modèles se forment dans les années 1980 : les modèles dit « simples », avec des compartiments, qui sont les modèles les plus utilisés ; et les modèles dit « complexes », représentant des phénomènes « observables » dans le sol et considérés par certains auteurs en écologie des sols comme le front de science de la modélisation biogéochimique des sols (Crowther et al., 2019). Cette partition n’est pas propre à la France, on la retrouve par exemple dans la littérature européenne et anglo-saxonne. Par ailleurs, les modèles de matière organique sont progressivement mobilisés au cours des années 1990 en dehors de leur communauté d’origine, par les scientifiques du climat : le carbone « agronomique » se mue alors en carbone « climatique » (Bensaude-Vincent & Loeve, 2018).

Le carbone du sol au sein des modèles de système Terre

« Boucler le cycle du carbone » : l’intégration du carbone des sols dans les modèles de climat 

  • 3 Entretien avec Arthur (chercheur Orchidee) – tous les noms ont été anonymisés.
  • 4 Entretien avec Arthur (Orchidee) et Baptiste (cycle du carbone).
  • 5 Entretien avec Baptiste (cycle du carbone).

12Sur le front des sciences du climat, les modèles numériques connaissent aussi des évolutions importantes. À partir des années 1990, les modèles climatiques, initialement centrés sur les processus atmosphériques, incorporent de plus en plus de mécanismes liés à la biosphère et au cycle du carbone afin de mieux prendre en compte tous les aspects du changement climatique, en particulier le rôle essentiel des rétroactions de la végétation sur le climat : ils deviennent des « modèles de système Terre » (Guillemot, 2007). En France, à la fin des années 1990, l’Institut Pierre-Simon Laplace (IPSL) en région parisienne coordonne le développement d’un modèle de système Terre comportant un module, baptisé Orchidee (Krinner et al., 2005), qui représente les échanges entre les continents et l’atmosphère. Orchidee peut fonctionner au sein du modèle de système Terre mais aussi en « autonomie », afin d’étudier des questions diverses, relatives à l’agriculture en particulier. Au début des années 2000, la plupart des modèles de système Terre, dont celui de l’IPSL via Orchidee, simulent les dynamiques du carbone du sol dans l’objectif de « boucler le cycle du carbone »3, c’est-à-dire représenter toutes les composantes de ce cycle, dont les sols constituent l’un des réservoirs. Pour ce faire, ils réutilisent les équations des modèles de carbone de sol les plus connus : Orchidee reprend par exemple les équations de Century (Bradford et al., 2016). Les modélisateurs du climat inaugurent par là un nouvel usage des modèles de matière organique, mobilisés dans une perspective climatique. Le module « carbone du sol » reste cependant le « parent pauvre »4 du modèle Orchidee jusqu’aux années 2010, notamment parce que le compartiment « sol » est jugé trop complexe et hétérogène par les modélisateurs du climat pour être amélioré facilement5.

Le carbone des sols comme source d’incertitude

  • 6 Ces résultats sont notamment repris dans un article publié en 2013 qui fera date dans la communauté (...)
  • 7 « There’s something wrong with our bloody soil C models », déclaration de Baptiste (cycle du carbon (...)

13À la fin des années 2000, la représentation du carbone du sol dans les modèles de système Terre devient un sujet de débats. Dans les 3e, 4e et 5e rapports d’évaluation du Giec, entre 2001 et 2014, les représentations du carbone du sol sont estimées en partie responsables de la grande dispersion des projections de puits de carbone terrestre entre les différents modèles internationaux de système Terre (Luo et al., 2016). Ainsi, les évaluations menées en 2008 dans le cadre de la 5e campagne d’intercomparaison des modèles de système Terre (CMIP5) concluent qu’« à l’échelle du modèle de système Terre, les prévisions des dynamiques de carbone du sol par ces modèles sont caractérisées par une grande incertitude, et par une différence d’ordre 6 entre les prévisions de stocks de carbone du sol » (Crowther et al., 2019)6. Ce discours tenu dans les rapports du Giec est aussi présent dans la communauté des modélisateurs du climat en France : lors d’un atelier sur les enjeux de la modélisation du carbone du sol, un chercheur spécialiste du cycle du carbone introduit ainsi son propos : « il y a quelque chose qui cloche avec nos satanés modèles de carbone du sol »7, incriminant par-là les représentations du carbone du sol dans les modèles globaux.

La mise sous tension de la communauté des modélisateurs du carbone des sols

  • 8 Présentation du projet « Carbosoil : Mieux comprendre la dynamique du carbone des sols afin d’en am (...)
  • 9 Les auteurs soutiennent par exemple que, si les modèles divergent autant, c’est à cause de leur for (...)

14Dans ce contexte, des initiatives sont prises dans la communauté des sciences du sol pour améliorer la représentation des stocks et les flux de carbone du sol dans les modèles de système Terre. Un premier programme de recherche est lancé en 2008, Carbosoil, financé par le Groupement d’Intérêt Scientifique (GIS) Climat et coordonné par une chercheuse en sciences du sol, qui part du constat que « les outils actuels pour simuler l’évolution des matières organiques dans les sols […] ne sont pas adaptés pour prédire l’évolution dynamique du carbone du sol ». Ce projet vise à développer un modèle qui « viendra remplacer le module “sol” du modèle de végétation continentale Orchidee, l’objectif étant, à terme, de fournir une meilleure estimation de l’impact du changement climatique sur les flux et stocks de carbone des sols »8. Les scientifiques du sol avancent diverses raisons susceptibles d’expliquer l’incertitude associée à leurs modèles mais les causes semblent multiples, sans qu’aucune voie unique de recherche ne se dégage9. En 2010, les climatologues d’Orchidee recrutent un modélisateur formé en sciences du sol afin de mieux représenter les dynamiques du carbone du sol dans le modèle, embauche qui s’inscrit dans une tendance générale d’accroissement de la pluridisciplinarité dans les groupes de modélisation du climat (Guillemot, 2007). Enfin, les modèles de matière organique sont de plus en plus appelés « modèles de carbone de sol » dans les publications scientifiques (Smith et al., 2018) – changement sémantique révélateur du nouveau cadrage dominant des recherches dans ce domaine, le carbone étant la métrique phare du changement climatique (Bensaude-Vincent & Loeve, 2018).

Des usages de modèles de carbone du sol qui se diversifient

Le nouvel enjeu du stockage du carbone dans les sols

  • 10 L’initiative 4 pour 1 000 a pour origine un calcul « de coin de table » : à l’échelle planétaire, l (...)

15Face au changement climatique, et au-delà de leur intégration dans les modèles de système Terre, les modèles de carbone de sol sont depuis les années 2010 confrontés à d’autres attentes, liées à l’émergence du stockage de carbone dans les sols dans l’agenda politique (Fournil et al., 2018). L’idée, qui consiste à lutter contre le changement climatique en augmentant la teneur des sols en carbone pour réduire le taux de CO2 atmosphérique, est avancée en France dès les années 1990 par des spécialistes des sols (Balesdent & Arrouays, 1999). Elle est reprise à la COP21 en 2015 par le ministre français de l’Agriculture, Stéphane Le Foll, qui lance l’initiative 4 pour 1000, un partenariat international visant à accroître le stockage du carbone dans les sols mondiaux. Cette initiative fait des sols une promesse, celle de compenser les émissions de carbone anthropiques10. Les modèles de carbone du sol sont alors de plus en plus mobilisés comme outils de politique publique. Ainsi, un rapport sur le stockage du carbone dans les sols français est commandé par le ministère de l’Agriculture et l’Ademe à l’Inrae (Pellerin & Bamière, 2020), qui mobilise le modèle Roth-C pour estimer la quantité de carbone que peuvent stocker les sols français en fonction de différentes pratiques de gestion des sols. Ce même modèle Roth-C est sélectionné par la FAO pour mener les travaux portant sur le stockage global du carbone des sols dans le cadre du Partenariat mondial sur les sols, lancé en 2015 (FAO, 2022).

  • 11 De 2017 à 2021, le projet Circasa a fédéré les communautés de recherche européennes autour du stock (...)
  • 12 Le projet regroupe 24 pays européens et plus de 500 scientifiques, pour un coût total de 80 million (...)

16Cette mobilisation des modèles de carbone du sol dans le cadre des politiques climatiques suscite de nouvelles pressions mais aussi des opportunités pour les modélisateurs du carbone du sol. Depuis le lancement de l’initiative 4 pour 1000, les injonctions institutionnelles à travailler sur la question du changement climatique sont ainsi de plus en plus fortes, visant notamment à positionner la communauté de recherche sur les sols sur cette question et à lui donner une visibilité internationale. Ces injonctions se matérialisent notamment par la création de postes de chercheurs, le lancement d’appels à projets et des financements. Plusieurs programmes et travaux liant sciences des sols, modélisation et changement climatique ont été lancés, dont des projets financés par l’Agence nationale de la recherche française (ANR) mais aussi des projets européens comme Circasa, lancé en 2017 et visant à coordonner la recherche internationale sur le stockage du carbone dans les sols en agriculture11 ou encore EJP Soil, lancé en 2020 pour 5 ans, qui porte sur la gestion durable et « climato-intelligente » des sols agricoles12.

Une diversification des usagers des modèles de carbone de sol

  • 13 Le Label Bas Carbone est un outil de certification mis en place par le ministère de la Transition é (...)

17Les acteurs académiques et du secteur public ne sont pas les seuls à développer et utiliser des modèles de carbone du sol. C’est aussi le cas du secteur privé, qui cherche à marchandiser le stockage du carbone dans les sols : outre les financeurs publics, les scientifiques sont confrontés à l’arrivée de nouveaux bailleurs comme les fondations Agropolis, BNP Paribas ou Total, cherchant à financer des projets de recherche sur le carbone des sols ; mais aussi d’associations, comme Agrotransfert en France, qui visent à produire une connaissance mobilisable par une diversité d’acteurs dont les agriculteurs, afin d’estimer les stocks de carbone de leurs champs. À cet égard, la trajectoire du modèle AMG est éclairante : ce modèle est développé en 1999 à l’Inra de Laon afin de simuler les évolutions de stock de carbone dans les sols agricoles français et donne lieu à une version simplifiée, Simeos-AMG, développée par l’association Agrotransfert, qui est utilisée par les chambres d’agriculture, les conseillers techniques agricoles ou encore les agriculteurs eux-mêmes pour effectuer un diagnostic agronomique de l’état de leurs sols et optimiser ainsi la gestion des matières organiques à l’échelle de leur parcelle. Dans le contexte du stockage du carbone dans les sols en France, ce modèle est mobilisé pour la mise en place du Label Bas Carbone pour les sols cultivés, qui vise à décarboner l’agriculture13. Ces développements entraînent une diversification des usagers des modèles de carbone du sol, qui sont mobilisés en dehors de la sphère académique et agronomique. Ainsi, la « climatisation » des sols ne conduit pas à invisibiliser le lien ancien entre sols et agriculture, mais plutôt à le requalifier au prisme climatique du stockage de carbone dans les sols agricoles.

Une multitude de modèles pour des enjeux politiques divers

18Aujourd’hui, une multitude de modèles de carbone du sol sont développés pour divers enjeux scientifiques, politiques et sociaux : il existe plus de 250 modèles de niveaux de complexité différents pour décrire la dynamique du carbone des sols. La plupart de ces modèles sont conçus à petite échelle, de l’échantillon de sol à la parcelle, et pour des échelles de temps assez courtes, allant de la seconde à l’année (Jenkinson, 1990), mais il y a une demande croissante pour des modèles capables de fonctionner au niveau régional, voire global (Blankinship et al., 2018). Il s’agit en effet de faire des prévisions à l’échelle de la parcelle suffisamment précises et fiables pour permettre de fonder des décisions dans le secteur des politiques climatiques et agricoles, suffisamment cohérentes à l’échelle globale pour permettre des comparaisons entre pays, et suffisamment robustes pour alimenter les rapports du Giec. Ces nouveaux objectifs et contraintes nécessitent cependant des aptitudes différentes : prédire les dynamiques du carbone à l’échelle de l’échantillon de sol, de la parcelle ou du globe ne requiert pas le même type de résultats (Le Noë et al., 2023). Face à ces défis et injonctions, la communauté de modélisation du carbone du sol se trouve mise sous tension, et infléchit de diverses manières ses agendas de recherche.

Deux agendas de modélisation du carbone des sols, deux formes d’engagement climatique

  • 14 Cette dichotomie est mise en avant par les chercheurs eux-mêmes, qui se sont pour la plupart positi (...)

19Face au double défi d’améliorer la modélisation du carbone du sol dans les modèles de système Terre et d’accompagner les efforts de stockage du carbone dans les sols, les modélisateurs du carbone du sol tendent à infléchir voire transformer leurs agendas de recherche dans une perspective climatique. On assiste alors au renforcement d’un débat récurrent dans la communauté des modélisateurs du carbone du sol, entre les tenants des modèles complexes, qui cherchent à intégrer de plus en plus de processus dans les modèles, et les tenants des modèles simples, qui cherchent à développer des modèles plus conceptuels mais mieux validés14. Les chercheurs d’une même approche appartiennent fréquemment aux mêmes laboratoires, ainsi qu’aux mêmes institutions scientifiques (CNRS, Inrae, université), les modèles sur lesquels ils travaillent étant liés au laboratoire et à sa culture de recherche (Babel & Vinck, 2022). Ces profils peuvent tout de même être nuancés, certains pouvant recourir dans leurs pratiques à la fois à des modèles simples et complexes : il existe un continuum de pratiques entre les deux pôles.

20Nous décrirons ces deux agendas de modélisation – en tension depuis les années 1980 – en présentant leurs objectifs, les pratiques de modélisation associées et leur positionnement dans le champ de la recherche. Nous caractériserons ensuite les trajectoires de transformation des agendas de recherches de ces deux groupes, suggérant que, loin d’une dynamique homogène de climatisation du domaine, les modélisateurs du carbone des sols infléchissent leurs activités suivant des visions différentes de la « science à faire » face aux questions climatiques. Nous mettrons en évidence le parcours académique et professionnel de ces chercheurs et la manière dont ils se saisissent progressivement des enjeux de la modélisation climatique et du stockage carbone dans les sols dans leurs travaux, soulignant que les engagements climatiques se construisent en lien étroit avec le développement des agendas de recherche sur le long terme. Enfin, nous explorerons les rapports de collaboration et concurrence existants entre ces deux groupes. À travers la description de ces deux agendas, nous cherchons moins à distinguer une intensité qu’une différence d’engagement.

Les tenants de la modélisation complexe : un engagement climatique dialogique ?

21L’engagement climatique des chercheurs tenants de la modélisation complexe se caractérise par une forme de prudence voire parfois de réticence. Ces chercheurs revendiquent cependant de manière croissante une utilité à leurs travaux dans ce domaine, en cherchant à faire sens de leurs modèles pour le climat, sans toutefois se percevoir comme devant se mettre systématiquement au service de ces enjeux. Ils développent des formes indirectes d’engagement, qui passent surtout par de nouvelles collaborations académiques et une volonté de transférer les connaissances produites à petite échelle vers la grande. Dans cette perspective, les stratégies mises en place par les chercheurs de ce groupe témoignent d’une climatisation dialogique, qui viendrait ouvrir un dialogue, établir des ponts entre les connaissances en sciences du sol et celle du climat, mais sans transformation forte de leurs agendas de recherche et pratiques.

Des modélisateurs développant des modèles complexes

22Les tenants de l’agenda complexe de modélisation cherchent à développer des modèles très détaillés, souvent à petite voire très petite échelle – de l’échantillon de sol à l’échelle microscopique –, fondés sur une représentation fine des mécanismes de la dynamique du carbone dans le sol, qu’ils décrivent comme une approche « mécaniste » de la modélisation : ils cherchent à décrire un phénomène au plus près de sa réalité physique, chimique ou biologique. L’objectif de ces chercheurs est de comprendre les processus qui gouvernent la dynamique du carbone dans le sol par l’ajout de nouveaux paramètres et variables dans les modèles existants ou par le développement de nouveaux modèles. Ces modèles représentent par exemple le rôle de la communauté microbienne ou encore des racines de plantes dans la dynamique du carbone des sols et s’éloignent du paradigme des « compartiments » pour décrire les flux de carbone dans le sol de manière continue. Ces travaux s’inscrivent dans le long terme, l’objectif étant de creuser ce qui reste inexpliqué dans la dynamique du carbone dans les sols et de faire émerger de nouvelles questions de recherche.

  • 15 Usage de marqueurs radioactifs pour comprendre des réactions chimiques ou biologiques (Wikipédia, c (...)
  • 16 Analyse des constituants d’un corps par leur spectre d’absorption (Le Robert, 2022).
  • 17 Outil qui permet de visualiser les racines des plantes et leurs interactions avec le sol (Huck & Ta (...)

23En termes de pratiques, ces modèles complexes sont généralement développés par un seul chercheur et utilisés par peu d’autres car ils nécessitent un investissement important pour se les approprier. Exigeant souvent des temps de calcul conséquents, ils servent avant tout à la recherche et ne sont pas destinés à une diffusion hors du monde académique. En entrée des modèles, pour les paramétrer ou les valider, les chercheurs mobilisent généralement des données issues de la littérature ou de leurs propres expérimentations à petite échelle, utilisant par exemple des techniques assez classiques comme le traçage isotopique15, la spectroscopie16 mais aussi les rhizotrons17 ou encore des techniques d’imagerie comme les microscopes synchrotrons, qui permettent de visualiser en 3D la matière organique et les micro-organismes du sol.

24En termes de positionnement dans le champ de recherche, cette approche s’apparente à une tendance que l’on retrouve dans d’autres domaines, notamment le climat (Dahan, 2010). L’intégration de nouveaux paramètres et processus est présentée comme naturelle par ces chercheurs, qui souhaitent représenter la complexité des phénomènes observés dans le « monde réel » et notamment les processus écologiques et biologiques des sols, et aussi comme une activité créative, car elle permet de mettre au jour de nouveaux paramètres inexplorés. Les principales revues de publication de ce groupe sont Biogeoscience ou Frontiers in Microbiology, qui rattachent ces travaux à des catégories disciplinaires comme la biogéochimie ou la microbiologie, mais surtout des revues spécialisées dans l’étude des sols, comme Plant and Soil, Soil Biology and Biochemistry, European Journal of Soil Science ou encore Soil research.

L’engagement climatique dialogique : une saisie distante des questions climatiques

  • 18 Entretien avec Carole (approche complexe).
  • 19 Entretien avec Carole (approche complexe).
  • 20 Entretien avec Carole (approche complexe).
  • 21 Entretien avec Daniel (approche complexe).
  • 22 Entretien avec Émilie (approche complexe).
  • 23 Cette crainte de perdre en liberté et en indépendance face à des recompositions de programmes de re (...)

25Les chercheurs tenants des modèles complexes sont issus d’un cursus universitaire ou d’une formation en école d’ingénieurs en géologie ou en chimie, avant de se tourner vers la biogéochimie des sols lors d’une thèse ou d’un premier poste. Cette discipline est souvent choisie pour son lien aux questions environnementales. La plupart des scientifiques interrogés ont ensuite été recrutés à l’Inrae, et travaillent dans des laboratoires liés aux enjeux agricoles et forestiers. Les plus âgés ont d’abord travaillé sur le cycle de l’azote ou du carbone dans les sols en lien avec des enjeux de fertilité des sols ou de contrôle des pollutions, avant de justifier leurs travaux par l’importance du carbone pour le changement climatique, l’amélioration des modèles de système Terre et l’enjeu du stockage de carbone dans les sols. Les plus jeunes ont directement travaillé sur le cycle du carbone dans les sols dans une perspective climatique. Les chercheurs de ce groupe expriment en premier lieu une forme de distance voire de réticence face aux questions liées au changement climatique, qu’ils perçoivent davantage comme un contexte que comme un véritable moteur de questionnements scientifiques. Ils considèrent leurs recherches au quotidien comme étant éloignées de la question du changement climatique, comme le souligne cette modélisatrice : « le changement climatique est souvent un point d’entrée, après, moi, comme les autres qui travaillent sur les processus, ce qui nous motive, c’est la compréhension, et donc le changement climatique, c’est un faux point d’entrée, c’est quand même assez distant »18. Les impacts de leurs recherches pour la compréhension ou la prévision du changement climatique sont également considérés comme lointains : « dans mes actions de recherche pure, je suis dans un coin très précis où on peut se dire : l’impact concret sur le réchauffement climatique n’est peut-être pas très fort »19. Ces scientifiques justifient ce sentiment d’éloignement de la question du changement climatique par la nature de leurs travaux de recherche, complexes et à petite échelle, qui se prêteraient moins que d’autres à un engagement scientifique dans cette thématique : « entre ce chercheur, qui a fourni un chiffre dans cette expertise et moi, on travaille très bien ensemble mais on a des personnalités très différentes, lui il s’engage, il a une vision et moi je suis plus dans la compréhension des mécanismes, je travaille aussi dans une autre dimension, je travaille sur la quantification précise et donc j’ose moins m’engager »20. Ce sentiment d’éloignement vis-à-vis des enjeux climatiques est accentué par les réseaux scientifiques de ce groupe, dans la mesure où ces chercheurs travaillent dans des laboratoires géographiquement éloignés du pôle parisien de la modélisation climatique (IPSL) et sont davantage au contact d’enjeux liés à l’agriculture ou à la sylviculture, qu’ils estiment parfois plus en prise avec leurs travaux : « quand j’ai accepté le poste, c’était vraiment climatique, stockage du carbone dans les sols, etc. mais après plus je découvre des choses, plus je me rends compte que le modèle que j’essaye de développer sera précieux pour les agronomes »21, témoignant d’un parcours allant du climat vers l’agriculture. Pour certains chercheurs, l’arrivée de la thématique climatique est vécue plutôt comme une contrainte, qui s’exerce notamment via le mécanisme de financements par projet : « c’est vrai que le changement climatique est de plus en plus prégnant dans nos financements, donc on s’y intéresse de plus en plus et on est obligé de regarder de plus en plus ces modèles de carbone »22. Certains chercheurs se sentent déstabilisés parce que les publications sur la modélisation du carbone dans le sol sont de plus en plus le fait de chercheurs qui ne sont pas spécialistes des sols, mais plutôt du climat ; d’autres témoignent de la crainte d’être pris dans les enjeux de la modélisation climatique et de perdre en indépendance23.

Des collaborations émergentes avec la modélisation climatique et les enjeux de stockage du carbone dans les sols

  • 24 Entretien avec Émilie (approche complexe).
  • 25 Entretien avec Daniel (approche complexe).

26Malgré ces réticences, face aux attentes de contribution aux prévisions climatiques et aux opportunités de financements en jeu, ces chercheurs établissent, de manière encore émergente, des connexions entre leurs travaux et les enjeux de la modélisation du climat et s’attachent à faire sens de leurs modèles pour le climat. Ils développent des projets de recherche qui mettent explicitement en avant l’utilité de l’approche complexe pour la modélisation du système Terre et nouent dans ce cadre des collaborations avec un modélisateur d’Orchidee pour améliorer le module « sol » de ce modèle : « on a mis dans notre nouveau projet ANR Arthur qui va essayer dans nos modèles à toute petite échelle d’en tirer des informations qui soient suffisamment simples pour qu’ensuite des gens comme lui qui travaillent sur des échelles beaucoup plus grandes puissent améliorer leurs modèles de matière organique. Et l’objectif […] c’est faire le lien entre les grandes échelles et les petites échelles et comment les modèles compliqués aux petites échelles peuvent être utiles »24. Si ces collaborations ont reçu des financements, les chercheurs mettent cependant en avant les difficultés de ce dialogue avec la communauté climatique : « c’est vrai que du côté du climat […], c’est pas toujours facile de convaincre qu’un modèle hyper mécaniste à fine échelle va fournir des données pertinentes pour la modélisation des gaz à effet de serre émis par les champs »25.

  • 26 Entretien avec Daniel (approche complexe).
  • 27 Entretien avec Baptiste (cycle du carbone).
  • 28 Ces procédés se démarquent des techniques et dispositifs mis en avant par C. Kwa dans sa descriptio (...)

27Le transfert de connaissance de la petite échelle à la grande se fait notamment par l’usage de deux techniques, la méta-modélisation et la méta-analyse. La méta-modélisation consiste à utiliser les résultats des modèles complexes pour travailler à la formalisation d’équations simples permettant de décrire ces résultats, équations qui pourront être réutilisées dans les modèles à grande échelle : « on va faire tourner le modèle hyper-compliqué, mécaniste, pour générer plein de simulations, et puis après, à partir de ces simulations, on va les utiliser pour créer des modèles plus statistiques, très simples, qui vont décrire les différentes entrées de carbone pour différentes cultures ou différents scénarios et qui pourront être directement utilisables par des modèles qui sont à l’échelle beaucoup plus large »26. La méta-analyse désigne le fait de rassembler un grand nombre de travaux et de papiers sur un sujet pour faire une synthèse de leurs conclusions, que l’on peut ensuite utiliser dans les modèles à grande échelle : « les gens qui font des simulations globales […] ils utilisent des méta-analyses qui en quelque sorte distillent la connaissance de mesures locales quand il y en a assez pour qu’elles soient globalement représentatives »27. Ces méthodes font « passer » les données d’une échelle à l’autre par l’agrégation et le traitement statistique d’un grand nombre de travaux à petite échelle : le global est ici construit par agrégation du local28.

28L’émergence du stockage carbone dans les sols dans l’agenda politique a également impacté ce groupe de chercheurs, qui cherche à transférer leurs recherches vers les décideurs politiques. À la suite du lancement de l’initiative 4 pour 1000, une chercheuse a cofondé le collectif CarboSMS, qui réfléchit à « comment mieux faire percoler les recherches sur les mécanismes vers le monde de l’opérationnel et vers les décideurs des politiques publiques »29. L’approche de ce collectif, fondée sur la compréhension des processus du carbone dans le sol, se démarque alors de celle mise en avant par la direction de l’Inra, basée sur l’identification et la promotion de pratiques agricoles stockantes. Ainsi, malgré un rapport distant aux enjeux de changement climatique, ces chercheurs s’engagent dans le transfert de connaissances vers des acteurs politiques ou opérationnels en dehors de la sphère académique. Cet engagement se traduit par la construction de ponts entre leur approche de la modélisation et les enjeux du stockage de carbone dans les sols, plutôt que par la transformation de leurs travaux30. Enfin, certains chercheurs développent des activités d’expertise liée aux enjeux climatiques, par exemple à travers la participation à l’élaboration des Plans Climat-Air-Énergie Territoriaux (PCAET) en lien avec l’Ademe, ou encore à la relecture des rapports du Giec.

29L’engagement climatique dialogique contraste avec les orientations mises en œuvre par les chercheurs tenants des modèles simples.

Les tenants de la modélisation « simple » : un engagement climatique structurant

30L’engagement climatique des chercheurs utilisant des modèles simples s’exprime par une transformation profonde de leurs agendas de recherche, qui sont mis explicitement au service de la modélisation climatique dans le cadre du Giec et des politiques publiques concernant le stockage du carbone dans les sols, quitte à délaisser leur ancrage en sciences du sol au profit de collaborations avec des modélisateurs du climat. Ces agendas sont voulus opérationnels et applicables de manière directe par les acteurs publics ou privés et cette forme d’engagement se caractérise également par le développement de nombreuses collaborations en dehors du monde académique. Ces trajectoires incarnent ainsi une forme de climatisation structurante, qui vient restructurer les pratiques et les collaborations des chercheurs qui s’engagent pour une production de savoirs directement utiles pour la modélisation du système Terre et les besoins de politiques publiques concernant le stockage du carbone dans les sols.

Des modélisateurs développant des modèles simples

  • 31 Entretien avec François (approche simple).
  • 32 Entretien avec François (approche simple).

31Pour les chercheurs qui travaillent avec des modèles simples, ces modèles, bien évalués par les données, sont à même de représenter et de prédire avec fiabilité les dynamiques de carbone dans le sol et contribuer à diminuer les incertitudes associées au module de carbone du sol des modèles de système Terre. Ces modèles mobilisent la « théorie des compartiments », qui permet de saisir les entrées et les sorties de carbone du sol, sans représenter avec précision les mécanismes complexes qui se produisent dans le sol. L’objectif principal de ces chercheurs est de disposer de modèles jugés robustes, qui les mettent « en position de conclure »31 sur la question de savoir quels sols stockent ou déstockent du carbone, notamment à grande échelle : « on peut prendre la littérature sur les sols et on découvre que le système est si compliqué que finalement, on ne peut pas conclure. Donc y’a ce côté… que moi je trouve frustrant »32. Ces chercheurs se caractérisent par une volonté de fournir des connaissances qui soient utiles aux décideurs publics, à la fois dans le cadre du Giec et de la modélisation du système Terre, mais aussi dans le développement des politiques de stockage du carbone dans les sols. Leur objectif est ainsi de développer des outils transférables hors du monde académique, la simplicité et la robustesse de ces modèles devant permettre leur diffusion, et in fine, l’action.

  • 33 Entretien avec François (approche simple).
  • 34 Entretien avec Gaëlle (approche simple).
  • 35 Le procédé Rock-Eval est basé sur l’analyse thermique d’échantillons de sol et renseigne sur leur c (...)

32En termes de pratiques scientifiques, ces chercheurs recourent dans leurs travaux à des modèles anciens, connus et largement utilisés dans le champ de la modélisation du carbone du sol, comme le modèle Century, mobilisé dans les modèles de système Terre à grande échelle, ou encore le modèle AMG, dédié à la simulation des dynamiques de carbone dans les sols agricoles, à l’échelle de la parcelle. La question centrale à leurs yeux est l’évaluation des modèles par les données : « on peut parler à l’infini, c’est intéressant, mais il y a un moment, il faut se confronter aux données et soit on arrive à les reproduire soit on n’arrive pas à les reproduire et en fonction de ce qu’on a, on avance »33. Selon eux cette évaluation fait trop souvent défaut aujourd’hui dans les modèles de sol, en particulier par des données échelonnées dans le temps : « aujourd’hui, il n’y a pas de modèle qui est validé avec deux points de mesure au moins, ce qui permet de donner […] l’évolution au cours du temps, à une échelle qui n’est pas celle du champ. C’est hyper problématique, parce que tous les modèles du Giec, les modèles de système Terre et les simulations nationales, elles s’appuient sur des modèles de carbone de sol qui n’ont jamais été validés aux échelles auxquelles ils s’appliquent »34. Ainsi, ces chercheurs consacrent des efforts importants à la recherche de données sur le carbone des sols, en identifiant des sites expérimentaux de longue durée sur lesquels ont été étudiés les effets de pratiques agricoles sur différents types de sols et qui possèdent des échantillons de sol de différentes époques. Ces scientifiques cherchent également à produire de nouvelles données, avec par exemple l’utilisation de techniques comme Rock-Eval35, qui permet de quantifier la stabilité du carbone du sol. Enfin, ils s’efforcent de développer de nouvelles méthodes de traitement de ces données, avec le recours à la science des données et l’embauche de post-docs spécifiquement formés dans cette discipline.

L’évaluation des modèles de carbone du sol par les données
Les modèles numériques entretiennent une relation symbiotique aux données, qui permettent à la fois de les initialiser mais aussi d’évaluer leur robustesse : un modèle est considéré comme fiable s’il peut reproduire des évolutions observées dans les données passées (Edwards, 1999 ; Guillemot, 2010). L’évaluation d’un modèle permet ainsi d’estimer les incertitudes du modèle et d’apprécier sa précision. Pour les modèles de carbone du sol, l’évaluation consiste à tester l’adéquation entre les simulations numériques et les mesures de carbone du sol. Ces données sont généralement produites à partir d’expériences sur des échantillons de sol, d’incubations en laboratoire ou au champ, ou plus rarement à partir d’expérimentations agronomiques de long terme ou de réseaux d’observation (Jenkinson, 1990).

  • 36 Entretien avec François (approche simple).

33Ces chercheurs se montrent critiques vis-à-vis de la dynamique de complexification des modèles : la priorité est ici donnée à la robustesse du modèle, et non à l’intégration de nouveaux processus. Cette position est synthétisée par un modélisateur : « on ne peut pas intégrer au nanomètre, il n’y a pas la puissance de calcul, il n’y a même pas les connaissances. Donc pour moi, ça n’a pas vraiment de sens de souhaiter faire le changement d’échelle de l’échelle des processus à laquelle ils arrivent, à une échelle même de la parcelle. Et donc avant de convoquer le ban et l’arrière-ban, moi, j’ai envie de savoir dans quelle mesure les modèles ne sont pas bons. Et une fois qu’ils ont été mis en défaut, trouver une manière parcimonieuse de les améliorer. Et pas forcément aller se vautrer dans la complexité tout de suite pour faire des usines à gaz »36. Ces scientifiques publient essentiellement sur la dynamique du carbone des sols dans des revues généralistes non spécialisées en sciences des sols et qui s’intéressent à des processus grande échelle, au climat et aux enjeux environnementaux comme Geoderma, Frontiers in Environmental Science, Biogeoscience, Global change biology, mais également dans des revues en lien avec l’agronomie et le développement durable comme Plant and soil ou Agronomy for sustainable development.

L’engagement climatique structurant : être au service de la modélisation du climat

  • 37 Entretien avec François (approche simple).

34Les chercheurs tenants des modèles simples visent à rendre leurs recherches directement pertinentes et utiles au regard des attentes sociales et politiques autour des enjeux du changement climatique, et notamment de la modélisation climatique. En termes de parcours académique et professionnel, ces chercheurs ne diffèrent pas grandement des modélisateurs « complexes » : après des études en écologie, géologie ou encore en chimie, ils ont fait une thèse généralement en lien avec la biogéochimie des sols. Ils sont recrutés majoritairement au CNRS, mais aussi à l’Inrae ou comme enseignants-chercheurs à l’université, et travaillent dans des laboratoires parisiens plutôt axés sur la climatologie et les géosciences (LSCE à l’IPSL, Laboratoire de géoscience de l’ENS). Engagés initialement dans des recherches en sciences des sols sur des thématiques éloignées du changement climatique comme le potassium du sol ou la structure des sols, ils infléchissent leurs travaux vers la question du carbone des sols dans une perspective climatique à l’occasion d’un post-doctorat ou une fois en poste. Ainsi, un des modélisateurs, après un parcours initial en sciences des sols expérimentales, rejoint à l’occasion d’un post-doctorat un projet géré conjointement par des scientifiques des sols et du climat, qui porte sur la modélisation du carbone des sols, et dont l’objectif est d’améliorer les modèles de système Terre. Cet infléchissement est justifié par le sens que le chercheur donne à des recherches capables de se saisir des enjeux carbone et climat : « j’ai senti, voilà, je m’étais amusé sur le potassium, mais fallait que je fasse autre chose. Le carbone […], ça a des conséquences globales »37. S’il continue par la suite de travailler sur le carbone des sols, ce post-doctorat lui permet de nouer des liens avec des modélisateurs du système Terre et de se saisir explicitement des questions climatiques dans ses recherches.

  • 38 Entretien avec François (approche simple).
  • 39 Entretien avec François (approche simple).
  • 40 Entretien avec François (approche simple).

35Ces chercheurs se caractérisent en effet par le développement d’une collaboration étroite avec les modélisateurs du système Terre, et l’intégration des enjeux associés à cette modélisation au sein de leurs propres agendas de recherche. À partir de la fin des années 2000, ils travaillent fréquemment avec les modélisateurs d’Orchidee, ce qui passe par des projets de recherche, des publications communes ou encore un groupe de recherche informel rassemblant les chercheurs travaillant sur le carbone des sols avec des modèles simples. Les modélisateurs de l’approche simple se conçoivent même au service de la modélisation climatique, qui permet selon eux de donner sens et pertinence à leurs propres travaux de modélisation : « si je raconte dans mon introduction qu’on a besoin de mes connaissances pour améliorer les simulations (climatiques), il y a un moment, j’ai envie de savoir si c’est vrai ou si je suis en train de vendre n’importe quoi. Et donc moi j’ai besoin de vérité. Et si on me dit “ça ne sert à rien”, eh bien je ferai autre chose »38. Ces collaborations fréquentes avec des chercheurs issus de la physique les poussent à établir des objectifs différents de ceux traditionnels en sciences du sol. Un scientifique qualifie ainsi cette collaboration avec des physiciens de « choc culturel » : « quelque chose qui était très intéressant pour moi, je travaillais avec des gens qui ont une culture physique qui est plus prononcée. Et donc […] ils me disaient toujours “est-ce que c’est un facteur de premier ordre ?” Et donc la première fois qu’ils ont dit ça, moi, je ne comprenais même pas. Ordre un, ordre deux, ordre trois, ça ne me parlait pas, ça ne faisait pas partie de ma culture […] ils me disaient “si quelque chose existe mais est anecdotique, je ne veux même pas le savoir” […] mais on a fini par se comprendre »39. Ce scientifique raconte ainsi sa confrontation avec cette nouvelle conception de ce qui compte pour la modélisation du climat, alors qu’il avait réalisé un schéma comportant tous les processus élémentaires impliquant le carbone organique du sol : « j’étais très fier de mon schéma. Je l’ai présenté à cette réunion et Baptiste, il a vu ça, il a convulsé parce qu’il disait “Mais où sont les données ? Comment on valide ça ?” […] Prendre en compte tous les processus élémentaires, on n’en est pas là, on en est très loin. […] Et donc quelque part ma vision théorique, idéalisée, de la dynamique du carbone dans les sols, c’était tellement loin du modèle Orchidee que ça n’avait aucun intérêt pour le modèle Orchidee »40. À travers ce rapprochement avec la modélisation du système Terre, ce groupe de chercheurs apprend ainsi à adopter en partie le langage et les pratiques des physiciens.

  • 41 Entretien avec Arthur (ORCHIDEE).

36Dans ce paysage, le modélisateur Arthur, en charge du carbone des sols dans le modèle Orchidee, constitue un cas intéressant du fait de sa trajectoire vers le développement et l’usage des modèles simples. Après un parcours académique en écologie et une thèse en sciences des sols expérimentales à petite échelle, ce modélisateur développe un intérêt pour la grande échelle et la modélisation, qui naît d’un inconfort avec la manière dont les recherches expérimentales en sciences de sols sont présentées et analysées : « nos articles, ils sont tous comme ça, c’est-à-dire que les introductions sont un peu toutes les mêmes. Vous allez dire “il y a des milliers de pétagrammes de carbone stockés dans les sols, avec des impacts potentiels sur le climat qui peuvent être majeurs”. Et puis ensuite, vous faites une expérience sur 20 grammes de sol et vous concluez en disant : “si ce que j’observe dans mon petit flacon, dans mon petit laboratoire sur 10 jours, c’est vrai à l’échelle de la planète et à l’échelle des siècles, alors j’ai vraiment trouvé quelque chose d’incroyable”. Et donc, moi, j’étais vraiment un peu mal à l’aise avec ce côté-là »41. L’intérêt de ce chercheur pour la grande échelle est renforcé par les contacts qu’il peut avoir via son laboratoire à l’ENS avec des chercheurs au LSCE. À la suite de sa thèse, il est ainsi recruté au LSCE pour développer des recherches sur le carbone des sols à l’échelle de la planète dans le modèle Orchidee, rejoignant ainsi la communauté des modélisateurs du système Terre. Si la difficulté de ce positionnement consiste à effectuer un travail de légitimation de son parcours et de ses compétences dans deux sphères académiques différentes, ce choix s’avère payant puisqu’il devient au cours de sa carrière un modélisateur reconnu, bénéficiant ainsi du prestige scientifique et social lié à la modélisation du système Terre, ainsi qu’aux financements associés.

Des engagements opérationnels pour le stockage du carbone dans les sols

  • 42 Entretien avec Hugo (approche simple).
  • 43 Entretien avec Hugo (approche simple).
  • 44 Entretien avec Hugo (approche simple).

37L’enjeu du stockage de carbone dans les sols marque une nouvelle étape dans le parcours de certains de ces scientifiques. En effet, ils modifient leurs travaux et questions de recherche pour se donner des objectifs qu’ils qualifient d’« opérationnels », alors que leurs institutions et leurs travaux précédents sur le carbone des sols les incitaient plutôt à produire des connaissances peu connectées aux besoins des décideurs et de la société : « alors qu’on avait fait des recherches très fondamentales, et qu’on nous disait “c’est normal, c’est l’ENS, ils font des trucs très fondamentaux sur pourquoi le carbone est stable”, à partir de ça, quand on a compris comment ça marchait, au contraire, on a voulu amener cette connaissance vers un truc ultra opérationnel pour pouvoir prédire la dynamique du carbone de manière plus précise »42. Ces chercheurs justifient cette réorientation par l’adéquation entre leurs recherches et la mise à l’agenda politique de questions relatives au carbone du sol, notamment à travers l’Initiative 4p1000 lancée à la COP21 : « nous on a eu la chance d’avoir un truc, comprendre un processus au moment où cette question à laquelle est lié notre processus montait dans la société »43. Cette volonté d’opérationnaliser leurs recherches s’exprime pour certains par l’établissement de liens forts hors du monde académique, notamment avec le secteur privé via des collaborations avec des start-ups impliquées dans la comptabilité carbone (par exemple, avec des encadrements de post-doctorants en commun), ou encore avec le monde associatif, dans une perspective de transfert de connaissances. Par exemple, des chercheurs collaborent avec l’association Agrotransfert, une plateforme à l’interface entre la recherche agronomique et le monde agricole qui développe le modèle Simeos-AMG, qui permet aux agriculteurs d’optimiser la gestion du carbone du sol à l’échelle d’une parcelle : « on démontre que ça (les travaux menés par ce groupe sur les modèles simples) marche mieux, au moins en France, voire pour l’Europe, mais derrière ça veut dire que d’autres institutions, des associations comme Agrotransfert par exemple, peuvent s’en servir. Et donc pour ce modèle-là, ça y est, on a fait ce lien »44. Le parcours de l’un de ces scientifiques est particulièrement éclairant sur ces reconfigurations : d’abord chercheur à l’Inrae travaillant sur la dynamique du carbone dans les sols, il oriente ensuite ses recherches vers le développement de modèles plus opérationnels permettant de prédire cette dynamique et participe à l’étude de l’Inrae « 4p1000 » portant sur le potentiel des sols français pour le stockage du carbone publié en 2020. Dans ce contexte, il développe des collaborations avec une entreprise sur les enjeux du stockage du carbone dans les sols. Pour effectuer de tels déplacements, ces chercheurs peuvent s’appuyer sur leur crédibilité scientifique et la légitimité qu’ils tirent de leurs travaux antérieurs, plus fondamentaux. Au passage, cette réorientation permet à certains de gagner une reconnaissance institutionnelle et financière, comme le suggère la nomination de l’un d’entre eux comme directeur d’un grand projet de recherche français sur le carbone dans les écosystèmes. Plus généralement, ces recompositions permettent d’accroître la visibilité des sciences du sol dans leur ensemble. En accord avec ce qui a été observé pour les sciences de la conservation (Horton et al., 2016), notre étude montre ainsi que la thématique du changement climatique augmente le « crédit social » accordé à des pratiques scientifiques qui se mettent explicitement au service de ces enjeux.

Collaborations et concurrences au sein de la communauté

  • 45 « Diversity and complementarity in soil organic carbon modelling approaches », octobre 2021, ENS Ul (...)
  • 46 Entretien avec Carole (approche complexe).

38Les modélisateurs tenants des modèles complexes et simples échangent, dialoguent et collaborent fréquemment, par exemple via des publications communes, la participation à des colloques ou encore à des collectifs de recherche. Cependant, des rapports de concurrence existent et étaient notamment visibles lors d’un colloque de trois jours à l’ENS à l’automne 202145, organisé par les chercheurs du Laboratoire de Géologie, engagés dans l’approche de modélisation simple. Ce colloque rassemblait certains chercheurs issus de la communauté française et internationale de modélisation du carbone du sol et son objectif était d’interroger la complémentarité entre les différentes approches de modélisation, leurs objectifs scientifiques, techniques et politiques – et d’aboutir à une publication collective. De manière révélatrice des rapports à l’œuvre dans cette communauté, la publication finale de ce colloque (Le Noë et al., 2023), signée par la majorité des participants, porte sur l’enjeu de mieux évaluer les modèles de carbone de sol par les données, fer de lance du groupe développant des modèles simples, les complémentarités entre modèles de différentes échelles étant reléguées en dernière partie de l’article. Ainsi, une chercheuse issue de l’approche complexe de la modélisation souligne la volonté des modélisateurs de l’approche simple de convaincre le reste de la communauté de recherche, en déclarant à propos de ce colloque que « les organisateurs avaient dès le début identifié ce qu’ils voulaient mettre en avant, à savoir que les modèles large échelle ne sont pas validés, pas proprement. Ils nous y ont conduit de façon élégante, moi je ne savais pas qu’on allait arriver à ça (rires) »46. Notre étude de cas suggère ainsi que la climatisation d’un domaine de recherche tend à renforcer des divisions préexistantes au sein d’une communauté plutôt qu’à en créer de nouvelles, les acteurs se saisissant des ressources et des agendas existants (autour des modèles simples ou complexes, par exemple) pour les « climatiser ». Les enjeux du changement climatique s’inscrivent et renforcent ainsi des dynamiques scientifiques, politiques et institutionnelles préexistantes dans le domaine étudié.

Bilan et conclusion

39La « climatisation » de la communauté de recherche des modélisateurs du carbone du sol s’opère de manière différenciée, en actualisant des agendas, stratégies et positionnements variés face au changement climatique. La notion d’« engagement climatique » permet notamment de rendre compte de la part d’agentivité des chercheurs dans la climatisation de leurs objets et agendas de recherche : la climatisation apparaît ainsi comme le résultat d’un engagement des chercheurs pour, et dans, un certain type de recherches qui fait sens du point de vue du climat, notamment en termes de collaborations transdisciplinaires et hors du monde académique. Dans notre étude sur la modélisation du carbone du sol, nous caractérisons un premier engagement climatique dialogique, par lequel, face à la prégnance de ce cadrage et aux financements associés, les chercheurs tenants de la modélisation complexe consacrent des efforts encore récents pour établir des connexions et ouvrir un dialogue entre des travaux existants et les enjeux climatiques. Si cette forme de climatisation n’inclut pas des changements d’ampleur dans les agendas de recherche, elle n’est cependant pas cosmétique : elle engage le développement de nouvelles pratiques, notamment de collaborations académiques, visant à faire sens des modèles complexes pour la compréhension du changement climatique et l’adaptation à ses impacts. Nous caractérisons ensuite un type d’engagement climatique structurant, par lequel les scientifiques s’efforcent de mettre leur travail directement au service des enjeux du changement climatique, en développant et utilisant des modèles simples qui doivent permettre de répondre à certains des besoins de la modélisation du climat et des politiques de stockage du carbone dans les sols. Cette climatisation structurante passe notamment par de nouvelles collaborations académiques étroites, l’établissement de liens avec des groupes et réseaux en dehors de la sphère académique et le développement de recherches plus opérationnelles.

40Enfin, les engagements climatiques des scientifiques que nous avons caractérisés ici invitent à scruter sous un nouveau jour les appels à « s’engager », en tant que chercheurs, dans les mobilisations publiques ou politiques pour le changement climatique qui se sont multipliés ces dernières années. Notre enquête invite ainsi à reconnaître que l’engagement n’est pas forcément, ou seulement, à pister dans les activités publiques voire militantes des chercheurs, ni même dans les activités de transfert, d’expertise et d’aide à la décision, mais aussi au cœur même des agendas et des travaux de recherche « climatisés ». Elle montre que la climatisation des recherches de la communauté de modélisation du carbone des sols inclut tout à la fois des formes d’inflexion dans les objets et les agendas de recherche (du moins pour le groupe de modélisateurs de l’approche simple), dans les collaborations académiques et dans les activités d’expertise et de collaboration extra-académique. L’alignement de ces différents plans relève d’un travail de climatisation dont cet article suggère les formes ainsi que certains mécanismes et déterminants. Pour aller plus loin, il conviendrait de développer un dispositif d’enquête permettant de saisir et analyser les liens et articulations entre engagements épistémiques et engagements publics.

Remerciements. Nous remercions l’ANR via le projet Posca « Les promesses de la séquestration du carbone dans les sols : innovations, organisations, savoirs » (ANR-20-CE26-0016-01) qui a financé le travail présenté ici. Nous remercions également les chercheurs et chercheuses qui ont accepté de s’entretenir avec nous, ainsi que de relire cet article.

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Notes

1 Colloque intitulé « Diversity and complementarity in soil organic carbon modelling approaches », octobre 2021. Sur la trentaine de personnes participantes, environ un tiers était des scientifiques travaillant à l’étranger (ils étaient principalement connectés à distance).

2 On utilise notamment depuis le XIXsiècle le coefficient 1,72 pour passer de la teneur en matière organique d’un sol à sa teneur en carbone organique.

3 Entretien avec Arthur (chercheur Orchidee) – tous les noms ont été anonymisés.

4 Entretien avec Arthur (Orchidee) et Baptiste (cycle du carbone).

5 Entretien avec Baptiste (cycle du carbone).

6 Ces résultats sont notamment repris dans un article publié en 2013 qui fera date dans la communauté des modélisateurs du système Terre (Todd-Brown et al. 2013).

7 « There’s something wrong with our bloody soil C models », déclaration de Baptiste (cycle du carbone) lors de l’atelier sur la modélisation du carbone du sol qui s’est tenu à l’ENS à Paris en octobre 2021.

8 Présentation du projet « Carbosoil : Mieux comprendre la dynamique du carbone des sols afin d’en améliorer la modélisation dans un contexte de changement climatique », Centre de ressources pour l’adaptation au changement climatique – ministère de la Transition écologique, https://www.adaptation-changement-climatique.gouv.fr/centre-ressources/projets-recherche-onerc/carbosoil-mieux-comprendre-la-dynamique-du-carbone-des (ressource en ligne, consultée le 03/03/23).

9 Les auteurs soutiennent par exemple que, si les modèles divergent autant, c’est à cause de leur formalisme conceptuel, de leur trop grande complexité (Manzoni & Porporato, 2009), à l’inverse de leur trop grande simplicité (Lehmann et al. 2020), ou encore à cause de la difficulté à disposer de données sur les stocks de carbone dans les sols (Blankinship et al., 2018).

10 L’initiative 4 pour 1 000 a pour origine un calcul « de coin de table » : à l’échelle planétaire, le sol contenant 2 400 Gt de carbone et les activités humaines en émettant 9,4 Gt chaque année, une augmentation de 4 pour 1 000 de la quantité de carbone stocké dans le sol suffirait à compenser les émissions anthropiques annuelles de CO2 (Balesdent & Arrouays, 1999).

11 De 2017 à 2021, le projet Circasa a fédéré les communautés de recherche européennes autour du stockage de carbone dans les sols pour un montant total de 4 millions d’euros (Circasa – ressource en ligne consultée le 15/09/23 – https://www.circasa-project.eu). Il a été suivi par le lancement en 2022 du projet Orcasa (Orcasa – ressource en ligne consultée le 15/09/23 – https://irc-orcasa.eu).

12 Le projet regroupe 24 pays européens et plus de 500 scientifiques, pour un coût total de 80 millions d’euros dont la moitié sont financés par l’Union européenne (EJP Soil – ressource en ligne consultée le 15/09/23 – https://ejpsoil.eu/).

13 Le Label Bas Carbone est un outil de certification mis en place par le ministère de la Transition écologique afin de valoriser des projets visant à réduire les émissions de gaz à effet de serre ou à séquestrer du carbone dans une diversité de secteurs (bâtiment, transports, déchets, agriculture). L’objectif est de contribuer à l’atteinte des objectifs de réduction des émissions pour 2050. Source : Ministère de la Transition écologique – https://www.ecologie.gouv.fr/label-bas-carbone (ressource en ligne, consultée le 12/09/23).

14 Cette dichotomie est mise en avant par les chercheurs eux-mêmes, qui se sont pour la plupart positionnés d’un côté ou de l’autre en entretien, et en font l’axe du colloque « Diversity and complementarity in soil organic carbon modelling approaches » déjà mentionné. Voir par exemple ce chercheur engagé dans le développement de modèles complexes : « J’essaye de défendre une approche un peu plus mécaniste, c’est ça qui m’intéresse dans la science et dans la recherche, c’est de comprendre comment ça fonctionne. Mais il y a d’autres gens qui ont d’autres objectifs, comme pouvoir prédire de manière fiable l’évolution du stock de carbone, sans aller s’arracher les cheveux sur comprendre tous les mécanismes parfois antagonistes qui peuvent s’exercer dans ces systèmes un peu complexes. Mais moi c’est ce qui m’intéresse ».

15 Usage de marqueurs radioactifs pour comprendre des réactions chimiques ou biologiques (Wikipédia, consulté le 23/05/23).

16 Analyse des constituants d’un corps par leur spectre d’absorption (Le Robert, 2022).

17 Outil qui permet de visualiser les racines des plantes et leurs interactions avec le sol (Huck & Taylor, 1982).

18 Entretien avec Carole (approche complexe).

19 Entretien avec Carole (approche complexe).

20 Entretien avec Carole (approche complexe).

21 Entretien avec Daniel (approche complexe).

22 Entretien avec Émilie (approche complexe).

23 Cette crainte de perdre en liberté et en indépendance face à des recompositions de programmes de recherche s’observe également chez les climatologues français dans les années 1990, alors qu’il s’agissait de réaliser des simulations de changement climatique pour le Giec (Guillemot, 2007).

24 Entretien avec Émilie (approche complexe).

25 Entretien avec Daniel (approche complexe).

26 Entretien avec Daniel (approche complexe).

27 Entretien avec Baptiste (cycle du carbone).

28 Ces procédés se démarquent des techniques et dispositifs mis en avant par C. Kwa dans sa description de l’intégration de l’écologie dans l’IGBP, qui souligne que par cette inclusion, l’écologie a dû abandonner son focus initial sur l’échelle locale (Kwa, 2005).

29 CarboSMS (2017), https://carbosms.wordpress.com (consulté le 18/04/23).

30 Entretien avec Émilie (approche complexe).

31 Entretien avec François (approche simple).

32 Entretien avec François (approche simple).

33 Entretien avec François (approche simple).

34 Entretien avec Gaëlle (approche simple).

35 Le procédé Rock-Eval est basé sur l’analyse thermique d’échantillons de sol et renseigne sur leur composition chimique et leur stabilité. Développée pour l’exploration pétrolière, cette technique est utilisée en sciences du sol pour quantifier les teneurs en carbone organique et minéral de façon rapide et économique.

36 Entretien avec François (approche simple).

37 Entretien avec François (approche simple).

38 Entretien avec François (approche simple).

39 Entretien avec François (approche simple).

40 Entretien avec François (approche simple).

41 Entretien avec Arthur (ORCHIDEE).

42 Entretien avec Hugo (approche simple).

43 Entretien avec Hugo (approche simple).

44 Entretien avec Hugo (approche simple).

45 « Diversity and complementarity in soil organic carbon modelling approaches », octobre 2021, ENS Ulm.

46 Entretien avec Carole (approche complexe).

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Table des illustrations

Titre Figure 1 : La partie « carbone du sol » du modèle Century et ses trois compartiments
Crédits (Parton et al., 1988)
URL http://journals.openedition.org/rac/docannexe/image/31336/img-1.png
Fichier image/png, 80k
Titre Figure 2 : Représentation de la dynamique du carbone des sols dans le modèle Millennial
Crédits (Abramoff et al., 2022)
URL http://journals.openedition.org/rac/docannexe/image/31336/img-2.jpg
Fichier image/jpeg, 152k
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Pour citer cet article

Référence électronique

Laure Manach, Hélène Guillemot et Céline Granjou, « Engagements climatiques et modélisation du carbone des sols »Revue d’anthropologie des connaissances [En ligne], 17-4 | 2023, mis en ligne le 01 décembre 2023, consulté le 03 novembre 2024. URL : http://journals.openedition.org/rac/31336 ; DOI : https://doi.org/10.4000/rac.31336

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Auteurs

Laure Manach

Doctorante CNRS rattachée au Centre Alexandre Koyré (EHESS) et au Lessem (Université Grenoble-Alpes). À la croisée de la sociologie des sciences et de la sociologie de l’environnement, ses travaux de thèse portent sur les sciences et savoirs sur les sols face au changement climatique, et en particulier sur la séquestration carbone dans les sols.

Adresse : Centre Alexandre Koyré (EHESS), 2 Cour des Humanités, 93300 Aubervilliers (France).

Courriel : laure.manach@cnrs.fr

Hélène Guillemot

Chercheuse CNRS au Centre Alexandre Koyré (EHESS-CNRS-MNHN). Ses recherches portent sur les sciences du climat, sur l’expertise climatique et sur les rapports entre science et politique dans la question du changement climatique avec une approche de STS (Science and Technology Studies) empruntant à l’histoire, à la sociologie et à l’anthropologie des sciences.

Adresse : Centre Alexandre Koyré (EHESS), 2 Cour des Humanités, 93300 Aubervilliers (France).

Courriel : helene.guillemot@cnrs.fr

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    Paru dans Revue d’anthropologie des connaissances, 3-2 | 2009

Céline Granjou

Directrice de recherche en sociologie à Inrae, Lessem (Université Grenoble-Alpes). Ses travaux se situent en sociologie des sciences et des techniques, sociologie de l’environnement, humanités environnementales et sociologie de l’action publique. Elle coordonne actuellement le projet ANR Posca « Les promesses de la séquestration du carbone dans les sols : innovations, organisations, savoirs ».

Adresse : Lessem (Inrae Grenoble), 2 Rue de la Papeterie, 38402 Saint-Martin-d’Hères

Courriel : celine.granjou@inrae.fr

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