Objectifs climatiques définis en termes d’impacts : obtention de faisceaux de trajectoires d’activités anthropiques compatibles par inversion de la chaine causale

This dissertation presents a multidisciplinary approach to climate change research. It explores the limitations of the current scenario-building framework used by the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) and presents new strategies for better understanding climate futures. Using Pathfinder, a simple model focused on climate and the carbon cycle, this research fills a gap in the range of existing simple climate models by incorporating the latest data and providing a backward, temperature-driven examination of climate change scenarios.Prospects for improvement are then identified by discussing the representation of the ocean in Pathfinder, focusing on the Ocean Heat-Carbon Nexus and its critical role in the global carbon cycle and the response of Earth's climate to cumulative CO2 emissions. A comparison is made between the representations of the Ocean Heat-Carbon Nexus in Pathfinder and state-of-the-art Earth system models, highlighting the significant discrepancies and potential implications for future warming scenarios.After introducing Pathfinder, my research first examines the CO2 emission reductions physically required to meet the 1.5C global warming target, emphasizing the importance of CO2 emissions from land use and non-CO2 forcing. We then reverse the causal chain to link environmental impacts to anthropogenic activities, which is a unique approach. The study maps the spaces of anthropogenic activities compatible with planetary boundaries and introduces a modeling framework that accounts for global warming, ocean acidification, sea level rise, and Arctic sea ice melt.Furthermore, this thesis examines the role of Integrated Assessment Models (IAMs) in understanding the costs associated with these climate scenarios. It explores the impact of conceptual choices in these models on the identification of robust mitigation pathways and examines the effects of physical uncertainty and intergenerational equity.This manuscript concludes with an appreciation of the key contributions of my doctoral research to climate change modeling, exploration of new frontiers and opportunities in the field, and personal insights into the research journey. Overall, this research represents a unique, innovative approach to climate change modeling that will hopefully provide practical tools for assessing and developing mitigation strategies.Cette thèse présente une approche multidisciplinaire de la recherche sur la modélisation du changement climatique. Elle explore les limites du cadre actuel d'élaboration de scénarios prospectifs utilisé par le Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (GIEC) et présente de nouvelles approches alternatives et complémentaires pour surmonter ces limites. À l'aide de Pathfinder, un modèle simple axé sur le climat et le cycle du carbone, on investit un espace inexploré par la gamme des modèles climatiques simples existants en incorporant les données les plus récentes et en inversant le processus usuel de génération des scénarios de changement climatique.Des perspectives d'amélioration de notre modèle sont ensuite identifiées en examinant la représentation de l'océan dans Pathfinder, en se concentrant sur le Nexus chaleur-carbone océanique et son rôle critique dans le cycle global du carbone et la réponse du climat aux émissions cumulées de CO2. Une comparaison est faite entre les représentations de l'interface carbone-chaleur océanique dans Pathfinder et les modèles du système terrestre les plus récents, mettant en évidence les divergences significatives et les implications potentielles pour les scénarios de réchauffement à venir.Après avoir présenté Pathfinder en détail, ma recherche examine tout d'abord les réductions d'émissions de CO2 physiquement nécessaires pour atteindre l'objectif de réchauffement global de 1,5C, en soulignant l'importance des émissions de CO2 provenant de l'utilisation des terres et du forçage non lié au CO2. Nous inversons ensuite la chaîne de causalité pour relier les impacts environnementaux aux activités anthropiques, ce qui constitue une approche unique. L'étude cartographie les espaces d'activités anthropiques compatibles avec certaines limites planétaires et introduit un cadre de modélisation qui tient compte du réchauffement climatique, de l'acidification des océans, de l'élévation du niveau de la mer et de la fonte de la banquise arctique.En outre, cette thèse examine le rôle des modèles d'évaluation intégrée dans la compréhension des coûts d'atténuation des émissions associés à ces scénarios climatiques. Elle explore l'impact des choix conceptuels dans ces modèles sur l'identification de scénarios d'atténuation robustes et examine les effets de l'incertitude physique et de l'équité intergénérationnelle.Ce manuscrit se termine par une appréciation des contributions clés de ma recherche doctorale à la modélisation du changement climatique, l'exploration de nouvelles frontières et opportunités dans le domaine, et de mon ressenti personnel sur le domaine de recherche. Dans l'ensemble, cette thèse représente une approche unique et innovante de la modélisation du changement climatique qui, je l'espère, fournira des outils pratiques pour l'évaluation et le développement de stratégies d'atténuation