Après plusieurs années de hausse modérée, la concentration de méthane dans l’atmosphère a connu une accélération brutale à partir de 2019, atteignant des niveaux inédits avant de ralentir à nouveau en 2023. Un article publié dans Science propose une explication détaillée de cette séquence, en mobilisant des observations atmosphériques, satellitaires et des modèles globaux. Alors que les politiques publiques visant à réduire les pollutions atmosphériques et à restaurer les zones humides sont généralement conçues comme des leviers aussi favorables au climat, elles peuvent avoir un effet paradoxal de renforcement de l'effet de serre.
L’étude est menée par une équipe internationale coordonnée par Philippe Ciais (Laboratoire des sciences du climat et de l’environnement, CEA–CNRS–Université Paris-Saclay), associant plus de trente chercheurs spécialisés en chimie atmosphérique, sciences du climat, modélisation et observation satellitaire.
L’objet de la recherche est d’identifier les causes de la forte accélération du taux de croissance du méthane atmosphérique observée entre 2019 et 2021, puis de son ralentissement progressif jusqu’en 2023. Les auteurs cherchent à départager le rôle des émissions de méthane et celui de ses mécanismes de destruction dans l’atmosphère.
Les résultats montrent que la dynamique récente du méthane est principalement expliquée par une modification temporaire de la chimie atmosphérique, combinée à des variations climatiques affectant les émissions naturelles.
Entre 2019 et 2020, le taux de croissance du méthane est passé à un maximum de 16,2 parties par milliard par an (ppb/an), avant de retomber à 8,6 ppb/an en 2023. Sur la période 2019–2023, la concentration atmosphérique totale a augmenté d’environ 55 ppb, pour atteindre 1 921 ppb en 2023.
Les auteurs estiment qu’environ 80 à 83 % des variations interannuelles du taux de croissance du méthane s’expliquent par une baisse temporaire de la concentration des radicaux hydroxyles (OH) en 2020–2021. Ces radicaux constituent le principal mécanisme de destruction du méthane dans l’atmosphère. Leur diminution est liée à la chute des émissions de polluants atmosphériques (notamment NOₓ et monoxyde de carbone) durant les confinements associés à la pandémie de Covid-19, ce qui a affaibli la capacité de « nettoyage » chimique de l’atmosphère.
À cette diminution du puits atmosphérique s’ajoute une hausse des émissions de méthane d’origine microbienne. Les modèles d’inversion estiment une augmentation globale des émissions d’environ +22 téragrammes (Tg) de méthane par an entre 2019 et 2020. Cette hausse est principalement attribuée aux zones humides et aux eaux continentales, en lien avec des conditions climatiques exceptionnellement humides lors de l’épisode prolongé de La Niña entre 2020 et 2023.
Les augmentations d’émissions les plus marquées sont observées dans les zones humides tropicales d’Afrique et d’Asie du Sud-Est, ainsi que dans certaines régions arctiques. À l’inverse, les zones humides d’Amérique du Sud connaissent une baisse nette des émissions en 2023, concomitante à une sécheresse liée à un épisode El Niño.
L’analyse isotopique du méthane atmosphérique (δ¹³C-CH₄) confirme que ces variations sont dominées par des sources microbiennes (zones humides, agriculture, eaux continentales), tandis que les contributions des combustibles fossiles et des feux de biomasse apparaissent secondaires et insuffisantes pour expliquer la dynamique observée.
Enfin, l’étude met en évidence un décalage important entre les estimations issues des inventaires « bottom-up » et les résultats des modèles d’inversion atmosphérique, en particulier concernant l’ampleur et la variabilité des émissions des écosystèmes inondés.
La forte hausse du méthane au début des années 2020 résulte d’une combinaison de facteurs : une réduction temporaire de la capacité oxydante de l’atmosphère liée aux changements d’émissions polluantes pendant la pandémie, et une augmentation climatique des émissions naturelles de méthane, principalement issues des zones humides. Le ralentissement observé à partir de 2023 correspond à la fois à la restauration des concentrations de radicaux hydroxyles et à des conditions climatiques moins favorables aux émissions microbiennes. Ces résultats soulignent l’importance de mieux intégrer la chimie atmosphérique, la variabilité climatique et le fonctionnement des écosystèmes inondés dans les politiques de suivi et de réduction du méthane, ainsi que les limites actuelles des modèles d’émissions utilisés à l’échelle mondiale.
Référence : Ciais P et al (2026), Why methane surged in the atmosphere during the early 2020s, Science, 391, 6785. DOI: 10.1126/science.adx8262
