Marine Cloud Brightening (MCB) : principe, projets, limites

Comment quelques milligrammes de sel marin pulvérisés au-dessus du Pacifique sud pourraient-ils refroidir une planète entière en agissant uniquement sur des couches de nuages situées à un kilomètre d'altitude ? La question paraît saugrenue, elle structure pourtant l'un des projets de géo-ingénierie solaire les plus discutés depuis trente-cinq ans : le Marine Cloud Brightening, abrégé MCB. L'idée tient en une phrase. On rend les nuages stratocumulus océaniques plus blancs en y injectant des aérosols de sel marin, ces nuages réfléchissent davantage de lumière solaire vers l'espace, et la planète se refroidit transitoirement. Mais sous cette mécanique élégante se cachent une physique des nuages encore très mal comprise, un cadre juridique inachevé, et une polémique vive qui a déjà fait reculer plusieurs équipes scientifiques.

Le Marine Cloud Brightening propose de pulvériser, à partir de navires ou de turbines côtières, de très fines gouttelettes d'eau de mer dans la couche limite atmosphérique marine, typiquement entre la surface et 1 à 2 kilomètres d'altitude. En s'évaporant, ces gouttelettes laissent en suspension des aérosols de sel marin de l'ordre de 0,1 à 1 micromètre. Ces aérosols agissent comme des noyaux de condensation supplémentaires : ils captent la vapeur d'eau disponible et fragmentent un nuage stratocumulus en un plus grand nombre de gouttelettes plus petites. Or, pour un volume d'eau identique, un nuage composé de gouttelettes nombreuses et fines réfléchit davantage le rayonnement solaire qu'un nuage composé de gouttelettes rares et grosses. C'est l'effet Twomey, démontré par le climatologue australien Sean Twomey dès 1974.

L'objectif est strictement radiatif. Le MCB ne touche pas au CO2, ne capte pas de carbone, ne réduit aucune émission. Il s'agit d'une intervention sur le bilan d'énergie de la planète, classée dans la catégorie SRM (Solar Radiation Modification ou Solar Radiation Management) aux côtés du Stratospheric Aerosol Injection et du cirrus thinning. Ce point change tout pour l'évaluation : le MCB attaque le symptôme du réchauffement, pas la cause.

Distinction utile à poser tout de suite, parce que la confusion arrive vite : le MCB n'a rien à voir avec l'Ocean Alkalinity Enhancement. Le MCB modifie l'albédo des nuages au-dessus de l'océan, l'OAE modifie la chimie de l'océan lui-même pour absorber davantage de CO2. Deux familles, deux mécanismes, deux régimes juridiques distincts. Les confondre est une faute conceptuelle classique.

L'idée naît dans un article court mais fondateur publié dans Nature en 1990 par le physicien britannique John Latham, alors au National Center for Atmospheric Research aux États-Unis. Le papier s'intitule sobrement "Control of global warming ?" (Nature, volume 347, pages 339-340). Latham y propose, sans entrer dans les détails techniques de déploiement, que l'injection contrôlée de particules de sel marin dans la basse troposphère océanique pourrait, par effet Twomey, accroître l'albédo des stratocumulus et compenser une partie du forçage radiatif du CO2 anthropique. La proposition reste lettre morte pendant quinze ans, jusqu'à ce que l'ingénieur écossais Stephen Salter, professeur à l'Université d'Édimbourg, la reprenne et lui donne sa forme industrielle.

Salter conçoit dans les années 2000 le concept du "cloud-whitening ship" : une flotte de plusieurs centaines de navires sans équipage, propulsés par rotors Flettner, dotés de buses haute pression capables de pulvériser des micro-gouttelettes d'eau de mer en continu. Le coût unitaire est estimé à l'époque autour de 2,5 millions de livres par navire. Le couple Latham-Salter publie plusieurs articles conjoints entre 2008 et 2012, dont la synthèse de référence parue dans les Philosophical Transactions of the Royal Society A en 2012 ("Marine cloud brightening", DOI 10.1098/rsta.2012.0086), qui fixe encore aujourd'hui le cadre théorique du domaine.

(Latham est décédé en 2021, Salter reste actif. Une chronologie complète des trois premières décennies du MCB, signée par d'anciens collaborateurs des deux fondateurs, a été déposée sur arXiv fin 2025 sous le titre "The early history of Marine Cloud Brightening ; the legacy of John Latham and Stephen Salter".)

Pour bien comprendre ce mécanisme, il faut articuler trois concepts qui se chevauchent dans la littérature et qu'on confond souvent.

D'abord les CCN, pour Cloud Condensation Nuclei, ou noyaux de condensation nuageux. Ce sont les particules microscopiques (poussières, sulfates, sel marin, suies, pollens) sur lesquelles la vapeur d'eau atmosphérique se condense pour former une gouttelette nuageuse. Sans CCN, pas de nuage. La sursaturation pure n'existe quasiment pas dans l'atmosphère réelle.

Ensuite l'effet Twomey, ou premier effet indirect des aérosols. Pour une quantité d'eau liquide donnée dans un nuage, multiplier le nombre de CCN multiplie le nombre de gouttelettes en divisant leur taille. Or l'albédo d'un nuage croît avec le nombre de gouttelettes par unité de volume et avec l'inverse de leur rayon : plus elles sont nombreuses et petites, plus la surface réfléchissante totale est grande. Twomey a quantifié l'effet en 1974, il porte aujourd'hui son nom dans tous les manuels de microphysique des nuages.

Enfin le deuxième effet indirect, dit effet Albrecht, qui concerne la durée de vie du nuage. Des gouttelettes plus petites coalescent plus difficilement en gouttes de pluie. Le nuage précipite moins, persiste plus longtemps, couvre une surface plus grande. Cet effet renforce le premier, mais il est plus difficile à mesurer et reste l'une des grandes incertitudes du domaine.

Le MCB joue sur les deux effets simultanément. Il ajoute des CCN de sel marin dans la couche limite marine, ces CCN brillent les stratocumulus existants, et idéalement prolongent leur durée de vie. Le forçage radiatif global attendu, selon le rapport AR6 du GIEC (Working Group 1, chapitre 4), se situe dans une fourchette de 1 à 5 W/m2, avec un niveau de confiance jugé faible à modéré. Pour mémoire, le forçage anthropique actuel est de l'ordre de +3 W/m2. Théoriquement, le MCB pourrait donc compenser tout ou partie du forçage net du CO2, sous réserve d'un déploiement à très grande échelle.

Le passage du modèle au terrain est nettement plus lent que pour l'OAE. Trois initiatives structurent aujourd'hui la recherche MCB dans le monde.

Marine Cloud Brightening Project (MCBP), Université de Washington#

Fondé en 2009 par Kelly Wanser avec le soutien du climatologue Ken Caldeira, le MCBP est hébergé depuis plusieurs années au Department of Atmospheric and Climate Science de l'Université de Washington à Seattle. Il rassemble une équipe interdisciplinaire de plus de 35 chercheurs, dirigée par les atmosphériciens Robert Wood et Sarah Doherty. Le programme est avant tout un effort de modélisation et de recherche académique sur les interactions aérosols-nuages, doublé d'un développement progressif des technologies de pulvérisation.

L'instrument central s'appelle CARI, pour Cloud Aerosol Research Instrument. C'est un dispositif comparable à un canon à neige, capable de générer un plume contrôlé de fines gouttelettes d'eau salée pour étudier le comportement des aérosols dans la basse atmosphère. CARI a été testé en intérieur pendant plusieurs années avant de chercher un site d'expérimentation en extérieur.

CAARE Alameda, le projet arrêté de mars 2024#

En mars 2024, le MCBP a lancé la Coastal Atmospheric Aerosol Research and Engagement facility (CAARE) sur le pont d'envol de l'USS Hornet, un porte-avions musée amarré à Alameda dans la baie de San Francisco. Le protocole : pulvériser CARI en continu sur le pont du navire, mesurer la dispersion du plume sur quelques centaines de mètres, sans aucune ambition d'effet climatique. Première expérience MCB en plein air aux États-Unis.

Le 4 juin 2024, le conseil municipal d'Alameda a voté à l'unanimité l'arrêt de l'expérimentation, malgré un rapport d'expertise indépendant commandé par la ville et concluant à un risque "négligeable pour la santé humaine et la faune locale". Le motif officiel : absence d'évaluation préalable des impacts sur le climat local. Le motif politique réel : pression d'associations environnementalistes opposées par principe à toute forme de géo-ingénierie solaire. L'incident a marqué un coup d'arrêt symbolique majeur pour la recherche MCB américaine.

Great Barrier Reef Cloud Brightening, le seul programme ocean-open#

L'Australie est le seul pays au monde à mener des expériences MCB en pleine mer ouverte. Le programme est porté par Daniel Harrison, océanographe à l'Université Southern Cross, dans le cadre du Reef Restoration and Adaptation science Program (RRAP). Le RRAP est financé à hauteur de 150 millions de dollars australiens par le gouvernement fédéral et la Great Barrier Reef Foundation. L'objectif n'est pas climatique global, il est local et écosystémique : refroidir les eaux de surface du récif pour atténuer les épisodes de blanchissement corallien lors des vagues de chaleur marine.

Le programme expérimente depuis 2017. En février 2025, l'équipe a déployé trois navires équipés de buses haute pression dans les Palm Islands, au large du Queensland, pour ce qui a été présenté comme le test le plus abouti à ce jour. Les résultats ont été publiés le 29 avril 2025 dans Environmental Research Letters (DOI 10.1088/1748-9326/adccd7), sous le titre "First generation outdoor marine cloud brightening trial increases aerosol concentration at cloud base height". Conclusion : les aérosols injectés à la surface remontent bien jusqu'à la base des stratocumulus côtiers, validant la chaîne physique de base. L'effet d'éclaircissement nuageux mesurable reste toutefois marginal à cette échelle, le programme est encore loin d'un déploiement opérationnel.

J'ai eu la curiosité de comparer le calendrier de Harrison avec celui des pilotes OAE, et le contraste est frappant. Côté OAE, plus d'une dizaine d'entreprises livrent déjà des crédits CO2 vérifiés à Stripe, Microsoft ou Google. Côté MCB, on en est encore à valider que le plume monte jusqu'au nuage. Quinze ans d'écart, à technologie et financement comparables.

La confusion entre MCB et SAI (Stratospheric Aerosol Injection) est extrêmement fréquente dans la presse généraliste. Pourtant les deux techniques diffèrent sur tous les paramètres opérationnels.

Le SAI agit dans la stratosphère, entre 15 et 25 km d'altitude, en injectant du dioxyde de soufre qui se transforme en aérosols sulfatés. Le MCB agit dans la troposphère basse, entre 0 et 2 km, en injectant du sel marin. Le SAI vise un effet global, le MCB un effet régional. La durée de résidence des aérosols stratosphériques est de 1 à 2 ans, celle des aérosols de sel marin dans la couche limite marine n'excède pas quelques jours.

Cette différence de durée de résidence conditionne deux propriétés clés. Premièrement, la réversibilité : si on arrête un déploiement MCB, l'effet disparaît en moins d'une semaine. Pour le SAI, l'effet persiste près d'un an après l'arrêt. Deuxièmement, le risque de choc de terminaison (termination shock). Ce risque, décrit notamment par Alan Robock dès 2008 et précisé par Andy Parker et Peter Irvine dans Earth's Future en 2018, désigne le réchauffement brutal qui suit l'arrêt non planifié d'un programme SRM mature. Le MCB y est moins exposé que le SAI parce que son inertie est très faible, mais l'effet existe et a été quantifié indirectement après 2020.

En 2020, l'Organisation maritime internationale a imposé aux navires marchands une réduction de 80 % de leurs émissions de soufre via le règlement IMO 2020. Une étude publiée dans Nature Communications Earth and Environment en mai 2024 (Yuan et al., DOI 10.1038/s43247-024-01442-3) a montré que cette baisse brutale a engendré un forçage radiatif positif de +0,2 W/m2 environ sur l'océan mondial. En clair, le shipping international agissait depuis des décennies comme un MCB involontaire à basse intensité, et sa diminution accélère le réchauffement. Premier choc de terminaison documenté sur un MCB de facto, à grande échelle, sans qu'aucun décideur n'ait jamais conçu le système comme tel.

Le MCB cumule trois familles de critiques solides.

D'abord, les effets régionaux non maîtrisés sur la circulation atmosphérique. Modifier l'albédo des stratocumulus tropicaux ne refroidit pas uniformément la planète. Plusieurs études de modélisation (notamment celles utilisant les modèles UKESM1 et CESM2 publiées entre 2023 et 2025) montrent qu'un MCB ciblé sur le Pacifique ouest pourrait, par téléconnexion, modifier la circulation de Hadley, déplacer la zone de convergence intertropicale, et perturber les régimes de mousson sur l'Asie du Sud-Est ou l'Afrique de l'Ouest. Un déploiement régional, par exemple pour refroidir l'ouest des États-Unis, pourrait paradoxalement augmenter les vagues de chaleur en Europe. Aucun consensus scientifique ne tranche aujourd'hui sur l'ampleur de ces effets en cascade.

Ensuite, le faible niveau de compréhension des interactions aérosol-nuage. C'est le talon d'Achille du dossier. L'AR6 du GIEC attribue à l'évaluation du forçage radiatif MCB un niveau de confiance faible à modéré, principalement parce que la modélisation des nuages bas reste l'une des plus grandes incertitudes des modèles climatiques globaux. Le rapport Science Advances de mars 2024 ("Physical science research needed to evaluate the viability and risks of marine cloud brightening", DOI 10.1126/sciadv.adi8594), cosigné par 31 chercheurs dont plusieurs membres de la NOAA, conclut explicitement qu'aucun déploiement responsable n'est envisageable tant que la chaîne CCN-droplet-radiation ne sera pas mieux contrainte expérimentalement.

Enfin, le risque éthique du "slippery slope". L'argument est porté de façon récurrente par la Carnegie Climate Governance Initiative (C2G), qui a clôturé ses activités fin 2023 mais dont les positions restent influentes, et par plusieurs centaines de chercheurs signataires de l'Open Letter Calling for an International Non-Use Agreement on Solar Geoengineering publiée en janvier 2022. L'argument tient en deux temps. La recherche, même bien encadrée, normalise progressivement la perspective d'un déploiement. Le déploiement détourne attention politique et financements de la décarbonation, seule réponse durable au problème climatique.

Sur le plan du droit international, le MCB se trouve dans un trou de qualification.

La Convention de Londres de 1972 et son Protocole de Londres de 1996, ratifiés par 87 et 53 États respectivement, encadrent l'immersion de déchets en mer. En 2013, les Parties contractantes au Protocole de Londres ont adopté la Résolution LP.4(8), qui amende le Protocole pour réglementer la géo-ingénierie marine. Cette résolution définit explicitement la géo-ingénierie marine comme "une intervention délibérée dans l'environnement marin pour manipuler des processus naturels, y compris pour contrer le changement climatique anthropique et ses impacts, et qui présente le potentiel de produire des effets délétères, en particulier lorsque ces effets pourraient être étendus, durables ou sévères".

Premier problème, la résolution LP.4(8) n'est toujours pas entrée en vigueur. À fin 2025, seulement neuf États l'ont ratifiée : Australie, Croatie, Danemark, Estonie, Finlande, Allemagne, Pays-Bas, Norvège et Royaume-Uni. Le seuil requis est de 37 ratifications sur 55 Parties au Protocole. Au rythme actuel, l'amendement pourrait ne jamais entrer en vigueur.

Second problème, la résolution LP.4(8) vise prioritairement la fertilisation océanique au fer et autres techniques océaniques de capture carbone comme l'OAE. Son extension explicite au MCB fait débat. Certains juristes considèrent que le MCB, qui n'immerge rien dans la mer mais pulvérise dans l'atmosphère, échappe formellement au texte. D'autres soutiennent que la définition large couvre toute intervention "dans l'environnement marin", atmosphère marine incluse.

En l'absence de cadre dédié, le MCB relève par défaut de la Convention des Nations Unies sur le droit de la mer (CNUDM ou UNCLOS de 1982) en zone économique exclusive et en haute mer, et des législations nationales en eaux territoriales. C'est exactement le vide juridique qui a permis au gouvernement australien d'autoriser les expériences de Daniel Harrison sur la Grande Barrière, et qui a obligé la municipalité d'Alameda à invoquer son pouvoir de police locale pour bloquer CAARE en juin 2024.

Sur le fond, les positions des grandes institutions convergent vers une formule de compromis : "recherche encadrée, oui ; déploiement, non".

L'IPCC AR6 (Working Group 1, chapitre 4 et Working Group 3, chapitre 14) considère que les SRM dont fait partie le MCB peuvent au mieux fournir un complément temporaire à la décarbonation, jamais s'y substituer. La Royal Society britannique, dans son policy briefing "Solar Radiation Modification" de mars 2024, recommande explicitement un programme international de recherche académique sur les processus aérosol-nuage, assorti d'un moratoire de fait sur tout déploiement opérationnel à grande échelle.

La NOAA américaine, via son Earth's Radiation Budget Initiative dotée de 22 millions de dollars en 2020 sous l'administration Trump et reconduite depuis, finance des travaux exploratoires sans engagement opérationnel. Le Conseil scientifique consultatif du Secrétaire général de l'ONU, dans son brief d'avril 2025 sur la Solar Radiation Modification, appelle à un cadre international onusien dédié, sans le préfigurer.

Côté NGO et chercheurs critiques, la ligne est plus tranchée. L'Open Letter Calling for an International Non-Use Agreement on Solar Geoengineering, ouverte à signature depuis janvier 2022, dépasse aujourd'hui les 500 signataires académiques. Elle demande aux États un engagement formel à ne pas financer le développement de technologies de déploiement, à ne pas les déployer, à ne pas breveter les technologies associées, et à instaurer un cadre international de gouvernance contraignant.

Le Marine Cloud Brightening est un objet hybride : techniquement plausible, physiquement encore mal compris, juridiquement orphelin, et politiquement explosif. Il diffère du SAI par son inertie courte qui en limite le choc de terminaison, et il diffère de l'OAE par sa nature radiative et non chimique. Aucune de ces différences ne tranche le débat : un MCB déployé à l'échelle continentale resterait une intervention massive sur le système climatique, avec des effets régionaux non triangulables par les modèles actuels.

Pour une fiche de dictionnaire, retenir trois points opérationnels. Le mécanisme physique repose sur l'effet Twomey appliqué aux stratocumulus marins, c'est solide théoriquement. La validation expérimentale reste embryonnaire, le seul programme ocean-open du monde n'a publié sa première preuve de plume montant au nuage qu'en avril 2025. Le cadre juridique international est inachevé, et la ligne de fracture entre recherche encadrée et non-use agreement structurera la décennie qui vient.

Ce n'est pas une solution climatique. C'est un sujet de recherche ouvert, dont la pertinence opérationnelle dépendra autant de la science que de la diplomatie.

• John Latham, "Control of global warming ?", Nature 347, pages 339-340, 1990.
• John Latham, Philip Rasch, Chih-Chieh Chen et al., "Global temperature stabilization via controlled albedo enhancement of low-level maritime clouds", Philosophical Transactions of the Royal Society A, 2008, DOI 10.1098/rsta.2008.0137.
• Stephen Salter, Graham Sortino, John Latham, "Sea-going hardware for the cloud albedo method of reversing global warming", Philosophical Transactions of the Royal Society A, 2008.
• John Latham et al., "Marine cloud brightening", Philosophical Transactions of the Royal Society A, 370 (1974), 2012, DOI 10.1098/rsta.2012.0086.
• IPCC AR6 Working Group 1, chapitre 4 (figure 4.38 et discussion MCB), 2021.
• IPCC AR6 Working Group 3, chapitre 14 (gouvernance SRM), 2022.
• Royal Society, "Solar Radiation Modification : policy briefing", 2024.
• Sarah Doherty, Robert Wood et al., "Physical science research needed to evaluate the viability and risks of marine cloud brightening", Science Advances, 2024, DOI 10.1126/sciadv.adi8594.
• Daniel Harrison et al., "First generation outdoor marine cloud brightening trial increases aerosol concentration at cloud base height", Environmental Research Letters, 29 avril 2025, DOI 10.1088/1748-9326/adccd7.
• Tianle Yuan et al., "Abrupt reduction in shipping emission as an inadvertent geoengineering termination shock produces substantial radiative warming", Nature Communications Earth and Environment, 30 mai 2024, DOI 10.1038/s43247-024-01442-3.
• Resolution LP.4(8) du Protocole de Londres, 18 octobre 2013, IMO.
• Climate Law Blog, Columbia Law School, "International Governance of mCDR : Small Steps Forward", janvier 2025.
• Andy Parker, Peter Irvine, "The Risk of Termination Shock From Solar Geoengineering", Earth's Future, 2018, DOI 10.1002/2017EF000735.
• Carnegie Climate Governance Initiative, "C2GLearn : Governance of Marine Cloud Brightening", 2023.
• Alameda Post et CBS San Francisco, couverture de la décision du conseil municipal d'Alameda du 4 juin 2024 sur le projet CAARE.
• Université de Washington, Department of Atmospheric and Climate Science, "Marine Cloud Brightening Program", 2024.