OZONE ATMOSPHÉRIQUE

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Le trou dans la couche d'ozone

La découverte du « trou »

Sur ce fond de controverses hautement techniques, difficiles à appréhender par le public et les politiques, l'annonce en 1985 de la découverte du trou dans la couche d'ozone fait l'effet d'une bombe. Selon les mesures effectuées par Joseph Farman et ses collaborateurs à la station scientifique britannique de Halley Bay, plus de la moitié de l'ozone au-dessus de l'Antarctique disparaît pendant le printemps austral. Ces conclusions sont confirmées par des mesures provenant d'autres stations de l'Antarctique, parfois fort éloignées, notamment la station japonaise de Syowa. Certes, la quantité d'ozone remonte en été, mais le changement de comportement de la stratosphère est radical. Ce changement était si peu attendu que le système de traitement des données du spectrophotomètre T.O.M.S. (Total Ozone Mapping Spectrometer) de la N.A.S.A., surveillant la quantité d'ozone à partir du satellite Nimbus-7 (lancé en 1978), avait rejeté les valeurs « trop » faibles, les attribuant à des erreurs de l'instrument. Après la publication des résultats de Farman, les chercheurs de la N.A.S.A. ont réexaminé ces données, mettant en évidence le développement du trou à chaque printemps depuis 1979 et l'extension de la région affectée à l'ensemble de l'Antarctique.

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

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

Le continent antarctique est recouvert par une énorme calotte glaciaire qui atteint par endroits 4 800 mètres d'épaisseur. Elle se prolonge en mer par des plates-formes de glace continentale flottante, ainsi que par une banquise pendant l'hiver. La calotte était encore plus importante au... 

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Pourquoi le trou dans la couche d'ozone ?

Comment comprendre ce changement radical de la chimie de la stratosphère ? Fallait-il y voir l'impact des CFC ? Tout le monde n'était pas prêt à l'admettre. En l'absence d'observations systématiques menées en Antarctique avant l'Année géophysique internationale (1957), on ne pouvait être sûr que le trou fût sans précédent. Pourquoi l'Antarctique d'ailleurs, alors que l'on n'observait point de trou sur l'Arctique (en 1985) ? Et comment tenir compte des réactions chimiques sur les surfaces des aérosols volcaniques ou autres ? Ces questions ont donné lieu à une intense activité de recherche et à l'organisation d'ambitieuses campagnes internationales d'observation, d'abord en Antarctique, puis dans l'hémisphère Nord. La première, la campagne Noze 1 (National Ozone Expedition), est organisée sous l'égide de la National Science Foundation des États-Unis pendant l'hiver et le printemps austraux (principalement d'août à octobre) de 1986 et dirigée par la jeune chimiste américaine Susan Solomon. Mobilisant plusieurs avions de recherche (dont l'ER-2, version civile de l'avion espion U-2 pouvant voler à 20 000 m d'altitude), lâchant des dizaines de ballons de recherche de différentes stations, analysant des échantillons d'air à différentes altitudes, ces campagnes viennent compléter les mesures ponctuelles faites depuis le sol et les données fournies par les satellites. La concentration de l'ozone ainsi que celles de toutes les espèces – chlorées, azotées, hydrogénées – pouvant affecter son abondance sont mesurées. Les aérosols, les températures et les vents sont aussi étudiés.

Étude du trou dans la couche d'ozone

Vidéo : Étude du trou dans la couche d'ozone

Des centaines de chercheurs se sont réunis pendant l'hiver de 2002-2003 à Kiruna, dans le nord de la Suède, pour une nouvelle campagne internationale d'étude de l'ozone au-dessus de l'Arctique. Les scientifiques ont utilisé trois avions - dont l'un appartenant à la N.A.S.A. - avec de... 

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Plusieurs facteurs expliquent l'apparition du trou au sud plutôt qu'au nord. Au pôle Nord, avec l'océan Arctique, entouré par des masses continentales aussi bien que par des océans, la circulation atmosphérique est fort irrégulière, alternant réchauffements brusques et épisodes très froids, mélangeant souvent l'air polaire avec l'air des latitudes moyennes. En revanche, au pôle Sud, au-dessus du continent Antarctique entouré de milliers de kilomètres d'océan, l'atmosphère connaît une circulation très régulière. En hiver (de juin à août), lorsqu'il ne reçoit aucun rayonnement solaire, les températures sont très basses et les vents d'altitude s'organisent en un immense tourbillon stable appelé le vortex polaire. La stratosphère au-dessus de l'Antarctique, alors isolée du reste de l'atmosphère, devient un énorme vase clos de réactions chimiques. Avec des températures inférieures à — 85 0C, les nuages stratosphériques polaires se forment.

Le rôle critique des CFC anthropiques est confirmé : la concentration de l'ozone diminue surtout là où celle du chlore et du monoxyde de chlore est la plus forte. Il s'agit bien de chlore anthropique, car on le trouve associé à du fluor sous des formes qui sont extrêmement rares dans le milieu naturel. Cependant, le cycle de réactions qui agit n'est pas celui (7) qui était proposé en 1 [...]

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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

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 26 janvier 2022. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/ozone-atmospherique/