OZONE ATMOSPHÉRIQUE

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L'ozone de la stratosphère

La formation de l'ozone

Le mécanisme de la production de l'ozone stratosphérique a été élucidé dès 1930 par le géophysicien britannique Sydney Chapman. Pour fabriquer cette molécule constituée de trois atomes d'oxygène, il faut des atomes d'oxygène libres. Aux longueurs d'onde inférieures à 240 nm (énergie E du photon supérieure à 5 électronvolts [eV]), le rayonnement U.V. peut dissocier les molécules d'oxygène O2 de l'atmosphère (fig. 1a) :

(1) O2 + photon (E > 5eV) → O + O.

Peu de photons solaires ont autant d'énergie ; ils disparaissent avec chaque absorption. Au fur et à mesure que l'on s'enfonce dans l'atmosphère, ce flux de photons va donc diminuer, mais, comme le nombre de molécules O2 augmente, le taux de production d'atomes libres d'oxygène atteint son maximum à quelques dizaines de kilomètres d'altitude. À ce niveau peut se former l'ozone par collision entre l'atome libre O et la molécule O2 en présence d'une autre molécule (généralement N2 ou O2) notée M (fig. 1b) :

(2) O2 + O + M → O3 + M.

Trois molécules O2 se convertissent ainsi en deux molécules O3 à l'aide d'un photon U.V. solaire ayant l'énergie nécessaire pour dissocier une molécule O2. Le taux de production d'ozone dans la stratosphère dépend du flux de photons U.V. (qui varie entre zéro la nuit et des valeurs plus ou moins élevées selon la latitude, la saison et l'activité solaire) et de la température.

La destruction naturelle de l'ozone

L'abondance de l'ozone dépend des processus compétitifs de formation et de destruction, ainsi que du transport de l'ozone par la circulation de l'atmosphère. Ce transport joue un rôle important dans la distribution de l'ozone dont la concentration maximale est observée non pas au-dessus de la zone équatoriale (où le flux de photons U.V. est le plus fort), mais à des latitudes relativement élevées, vers la fin du printemps. La quantité totale d'ozone dépasse alors les 400 D.U., et les concentrations les 5 000 ppb.

On a longtemps cru, selon Chapman, que la destruction de l'ozone dépendait essentiellement [...]

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Formation et destruction de l'ozone stratosphérique

Formation et destruction de l'ozone stratosphérique
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Couche d'ozone

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Protubérance solaire

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Fonte de la calotte de glace en Antarctique, depuis 20 000 ans

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Écrit par :

  • : directeur de recherche honoraire du C.N.R.S., laboratoire de météorologie dynamique, École polytechnique, Palaiseau

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Pour citer l’article

Robert KANDEL, « OZONE ATMOSPHÉRIQUE », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 06 mai 2021. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/ozone-atmospherique/