Son objectif à long terme, en matière de température, est de maintenir l'augmentation de la température moyenne de la planète bien en dessous de 2°C par rapport aux niveaux préindustriels, et de préférence sans dépasser +1,5°C, en reconnaissant que cela réduirait considérablement les conséquences du changement climatique. Pour cela, les émissions devraient être réduites dès que possible et atteindre le niveau net zéro dans la seconde moitié du XXIesiècle. L'accord stipule que chaque pays détermine et planifie ses contributions, et en rend compte régulièrement. Aucun mécanisme n'oblige un pays à fixer des objectifs d'émissions spécifiques, mais chaque nouvel objectif doit aller au-delà des précédents. Contrairement au protocole de Kyoto de 1997, l'accord ne distingue pas entre pays développés et pays en développement, de sorte que ces derniers doivent également soumettre des plans de réduction des émissions.
L'accord a été salué par les dirigeants mondiaux, mais critiqué comme insuffisamment contraignant par certains analystes et environnementalistes. Son efficacité suscite des débats. En effet, au début des années 2020, les énergies fossiles continuent de dominer le système énergétique mondial et de croître dans de nombreux secteurs, en contradiction avec l'objectif du +1,5°C et même du +2°C. Les engagements actuels ne permettent pas d'atteindre les objectifs de température fixés, même si les mécanismes de contributions déterminées au niveau national (CDN) et de bilan mondial permettent d'accroître les ambitions des pays. En 2021, pour atteindre le niveau net zéro dans la seconde moitié du XXIesiècle, l'Humanité devait garder dans le sol avant 2050 près de 60% du pétrole et du gaz méthane fossile et 90% du charbon, ce qui impliquait de réduire la production mondiale de pétrole et de gaz de 3% chaque année jusqu’en 2050 et, pour avoir plus de 50% de chance de limiter le réchauffement à 1,5°C, il aurait fallu que plus de carbone reste dans le sol (en raison notamment «des incertitudes entourant le déploiement opportun de technologies à émissions négatives à grande échelle»). En 2024, pour rester sous les 1,5°C, les émissions de CO2 doivent être drastiquement réduites, ce qui implique que 97%, 81% et 71% du charbon, du gaz et du pétrole restent imbrûlés.
L'accord de Paris a cependant été utilisé avec succès dans le cadre de litiges sur le climat, avec pour effet d'obliger des pays et une compagnie pétrolière à renforcer leur action en faveur du climat.
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