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Posté par Adrien le Lundi 25/09/2017 à 00:00
Détecter la reconstitution de la couche d'ozone
Le protocole de Montréal sur la protection de la couche d'ozone stratosphérique a conduit, depuis la fin des années 90, à une diminution significative des concentrations des gaz halogénés d'origine industrielle, responsables de la dégradation de la couche au cours des décennies précédentes. L'analyse conjointe de mesures et de résultats de modèle réalisée par une équipe internationale comprenant deux chercheurs du Laboratoire atmosphères, milieux, observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le plaisir procuré explique la très grande...) spatiales (LATMOS/IPSL, CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).) / UVSQ / UPMC / CNES) montre que, comme prévu, la reconstitution de la couche d'ozone (L’ozone (ou trioxygène) est un composé chimique comportant 3 atomes d’oxygène (O3). Sa structure est une résonance entre trois...) a bien lieu, mais qu'elle est encore largement masquée par la variabilité naturelle, principalement d'origine dynamique (Le mot dynamique est souvent employé désigner ou qualifier ce qui est relatif au mouvement. Il peut être employé comme :), dans la plupart des régions du globe. Les signes manifestes de ce rétablissement se trouvent dans la haute stratosphère (La stratosphère est la seconde couche de l'atmosphère terrestre, se situant au-dessus de la troposphère et sous la mésosphère. Les températures atteintes dans...) et, dans une moindre mesure, en Antarctique (L'Antarctique (prononcé [ɑ̃.taʁk.tik] Écouter) est le continent le plus méridional de la Terre. Situé au pôle Sud, il est entouré de l'océan Austral (ou océan...). À plus long terme, le devenir de la couche d'ozone va de plus en plus dépendre des émissions des gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas de forme propre ni de volume...) à effet de serre (L'effet de serre est un processus naturel qui, pour une absorption donnée d'énergie électromagnétique, provenant du Soleil (dans le cas des corps du système solaire) ou...).

La dégradation de la couche d'ozone stratosphérique a été et est une des grandes problématiques environnementales des 40 dernières années. En effet, la couche d'ozone protège la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent...) de la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes....) des rayons solaires ultraviolets (UV) nocifs et est donc un facteur clé dans la création des conditions propices à la vie (La vie est le nom donné :) sur Terre. Depuis les années 70, la couche d'ozone s'est dégradée sous l'effet des émissions croissantes de gaz d'origine industrielle (appelés substances appauvrissant l'ozone, SAO), tels que les chlorofluorocarbones (CFCs) et les halons. En effet, les SAO sont principalement décomposées dans la stratosphère, là où elles libèrent leurs atomes (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut diviser ») est la plus petite partie d'un corps simple pouvant se...) d'halogènes (chlore et brome) qui détruisent alors l'ozone par l'intermédiaire de cycles catalytiques. Sous l'effet de l'augmentation massive (Le mot massif peut être employé comme :) des concentrations de SAO, le contenu intégré d'ozone stratosphérique (c'est-à-dire l'épaisseur de la couche d'ozone) a diminué un peu partout sur la planète (Une planète est un corps céleste orbitant autour du Soleil ou d'une autre étoile de l'Univers et possédant une masse suffisante pour...) dans les années 80 et au début des années 90. L'exemple le plus emblématique est la formation du "trou d'ozone" au-dessus de l'Antarctique.

L'action engagée avec succès par la communauté internationale dans le cadre du protocole de Montréal (Montréal est à la fois région administrative et métropole du Québec[2]. Cette grande agglomération canadienne constitue un centre majeur du commerce, de l'industrie, de la...) (adopté en septembre 1987) et de ses amendements successifs a permis une interdiction presque complète de la production des plus grandes catégories de SAO. Cela s'est traduit par un pic puis une diminution des concentrations atmosphériques de SAO, notamment les CFCs, depuis la fin des années 90. La décroissance actuelle de concentrations de SAO est beaucoup plus lente (La Lente est une rivière de la Toscane.) que leur augmentation au cours du siècle (Un siècle est maintenant une période de cent années. Le mot vient du latin saeculum, i, qui signifiait race, génération. Il a ensuite indiqué la durée d'une génération humaine et faisait 33...) précédent, car elles ont des durées de vie (temps caractéristiques de destruction dans l'atmosphère) de l'ordre de 10 à 100 ans. Comme attendu, la couche d'ozone a cessé de diminuer à la fin des années 90 et semble relativement stable depuis le début du siècle. Toutefois, même si elle est certainement en train (Un train est un véhicule guidé circulant sur des rails. Un train est composé de plusieurs voitures (pour transporter des personnes) et/ou de plusieurs wagons (pour transporter des...) de se reconstituer sous l'effet de la diminution de la concentration des SAO, les signes de ce rétablissement restent difficiles à détecter. La variabilité d'autres facteurs influençant l'ozone stratosphérique (par exemple la météorologie stratosphérique et la variabilité solaire) au cours des 15 dernières années complique la détection du rétablissement de la couche d'ozone. La question est donc de savoir dans quelle mesure et où nous pouvons détecter ce rétablissement.


Série temporelle des anomalies observées de la moyenne zonale annuelle de la concentration d'ozone à ~40 km (haute stratosphère) aux tropiques et aux latitudes moyennes des 2 hémisphères. Les données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) proviennent de mesures satellite (Satellite peut faire référence à :): SAGEII+OSIRIS (bleu clair), produits fusionnés GOZCARDS (vert) et produits SBUV fusionnées par la NASA (La National Aeronautics and Space Administration (« Administration nationale de l'aéronautique et de l'espace ») plus connue sous son...) (rouge) et NOAA (rose). Les anomalies sont calculées en prenant 1998-2008 comme période de référence. Les courbes orange représentent la variation inversée de la teneur en "chlore (Le chlore est un élément chimique de la famille des halogènes, de symbole Cl, et de numéro atomique 17.) effectif équivalent dans la stratosphère" (EESC) qui est un indicateur de la concentration stratosphérique d'halogènes (chlore, brome). Cette variation inversée d'EESC est mise à l'échelle dans chaque figure pour refléter la variation attendue de l'ozone associée aux variations des halogènes stratosphériques.
L'analyse conjointe des mesures et des résultats de modèle indique clairement que la reconstitution de la couche d'ozone est encore largement masquée par la variabilité naturelle, principalement d'origine dynamique, dans la plupart des régions du globe. Néanmoins, des signes manifestes de ce rétablissement ont enfin été détectés. La concentration d'ozone augmente dans la haute stratosphère (vers 40 km d'altitude (L'altitude est l'élévation verticale d'un lieu ou d'un objet par rapport à un niveau de base. C'est une des composantes géographique et biogéographique qui explique la répartition de la vie sur...), voir Figure) depuis le début du siècle. Les modèles indiquent que ceci est largement dû à la diminution de concentration des SAO. D'autre part, les premières indications d'une augmentation de l'épaisseur de la couche d'ozone en Antarctique durant le printemps (Le printemps (du latin primus, premier, et tempus, temps, cette saison marquant autrefois le début de l'année) est l'une des quatre saisons des zones...) ont aussi été détectées, exactement dans la région et la saison (La saison est une période de l'année qui observe une relative constance du climat et de la température. D'une durée d'environ trois mois (voir le...) où l'ozone est le plus sensible aux concentrations de chlore et de brome.

Ainsi, la couche d'ozone a commencé à se reconstituer, comme prévu. L'incertitude sur son rétablissement à l'échelle globale diminuera à mesure que les séries d'observations s'allongeront et que le signal ( Termes généraux Un signal est un message simplifié et généralement codé. Il existe sous forme d'objets ayant des formes particulières. Les signaux lumineux sont employés...) de rétablissement émergera de plus en plus clairement de la variabilité naturelle sous-jacente. Toutefois, nous devons rester vigilants face aux autres facteurs qui pourraient perturber ce rétablissement: les variations à long terme de température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux sensations de froid et de chaud, provenant du...) et de circulation (La circulation routière (anglicisme: trafic routier) est le déplacement de véhicules automobiles sur une route.) stratosphériques engendrées par le changement climatique, les émissions croissantes des SAO non contrôlées par le protocole de Montréal, une future grande éruption volcanique ou encore l'hypothétique utilisation de la géo-ingénierie. Il faut aussi souligner que la couche d'ozone ne retrouvera pas son état des années 50, d'avant l'arrivée des SAO anthropiques. En effet, du fait du déclin de leurs concentrations, l'effet des SAO sur la couche d'ozone diminue alors que l'effet de l'augmentation de concentration des gaz à effet de serre (Une serre est une structure généralement close destinée à la production agricole. Elle vise à soustraire aux éléments climatiques les cultures...) (GES) grandit et devrait devenir, d'ici une trentaine d'années, le facteur dominant dans l'évolution de l'ozone stratosphérique dans la plupart des régions.

L'une des conséquences est que les projections de l'épaisseur de la couche d'ozone dépendent fortement des émissions futures des GES qui, contrairement aux émissions de SAO, sont très incertaines, surtout dans la seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui s'ajoute à quelque chose de nature identique. La seconde...) moitié du 21e siècle. Par exemple, dans les tropiques (là où vit environ 40 % de la population mondiale), les modèles prédisent que l'évolution à la hausse ou à la baisse de l'épaisseur de la couche d'ozone à la fin du siècle dépend du scénario d'émission des GES. Le devenir de la couche d'ozone dépend donc non seulement de l'application du protocole de Montréal mais aussi de celle du protocole de Kyoto.

Ce travail a bénéficié du soutien du LABEX L- IPSL, financé par l'ANR, dans le cadre du programme "Investissements d'Avenir" (subvention ANR -10- LabX - 18-01).

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Source: CNRS-INSU