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Posté par Adrien le Jeudi 26/04/2018 à 00:00
L'ozone troposphérique continue d'augmenter !
Ayant analysé des données IAGOS, des chercheurs provenant de plusieurs laboratoires français ont pu mettre en évidence les cycles saisonniers de l'ozone (août 1994 - décembre 2013) et du monoxyde de carbone (décembre 2001 - décembre 2013), lesquels diffèrent selon que l'on considère la haute troposphère ou la basse stratosphère. Les chercheurs ont également pu montrer que les concentrations en ozone (L’ozone (ou trioxygène) est un composé chimique comportant 3 atomes d’oxygène (O3). Sa structure est une résonance entre trois états. Métastable aux conditions...) ont tendance à augmenter dans la haute troposphère, alors que celles en monoxyde de carbone (Le monoxyde de carbone est un des oxydes du carbone. Sa formule brute s'écrit CO et sa formule semi-développée C=O ou –C≡O+, la molécule est...) ont tendance à baisser dans la haute troposphère et la basse stratosphère.


Carte des vols commerciaux effectués, au cours des vingt dernières années, par les avions équipés d'instruments de mesure de la composition chimique de l'atmosphère. Chaque couleur représente une compagnie aérienne différente.
L'ozone est, de toute évidence, l'un des composés traces (TRACES (TRAde Control and Expert System) est un réseau vétérinaire sanitaire de certification et de notification basé sur internet sous la responsabilité de la Commission...) les plus importants de l'atmosphère. Le paradoxe (Un paradoxe est une proposition qui contient ou semble contenir une contradiction logique, ou un raisonnement qui, bien que sans faille apparente, aboutit à une absurdité, ou encore, une...) de cette molécule est d'en voir la concentration baisser dans les hautes couches de l'atmosphère, mais augmenter dans les basses couches, sous l'effet des activités humaines. Bien que distincts, ces deux problèmes ont des conséquences nuisibles à l'environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux écologiques actuels, le terme environnement tend...), en matière de climat (Le climat correspond à la distribution statistique des conditions atmosphériques dans une région donnée pendant une période de temps donnée....) et de qualité de l'air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et incolore. Du fait de la diminution de la pression de l'air avec l'altitude, il est nécessaire de pressuriser les...). L'ozone troposphérique est le troisième 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 propre : un gaz tend à occuper...) 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)...) d'origine anthropique (après le dioxyde de carbone (Le dioxyde de carbone (appelé parfois, de façon impropre « gaz carbonique ») est un composé chimique composé d'un atome de carbone et de deux atomes d'oxygène et dont la formule brute...) et le méthane, au coude-à-coude avec le protoxyde (Le protoxyde d'une substance chimique est le composé le moins oxygéné parmi tous ceux qui peuvent être formés en se combinant avec l'oxygène.) d'azote), ainsi qu'un polluant (Le polluant a pour définition la plus souvent retenue : un altéragène biologique, physique ou chimique, qui audelà d'un certain seuil, et parfois dans...) atmosphérique dangereux pour la santé humaine, préjudiciable pour la productivité des cultures et nocif pour les écosystèmes. Il s'agit d'un polluant secondaire produit par réactions photochimiques à partir de précurseurs divers (oxydes d'azote (L'azote est un élément chimique de la famille des pnictogènes, de symbole N et de numéro atomique 7. Dans le langage courant, l'azote désigne le gaz...), monoxyde de carbone (Le carbone est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole C, de numéro atomique 6 et de masse atomique 12,0107.), méthane et autres composés organiques volatils plus réactifs).


Carte des régions les plus échantillonnées via la plateforme d'observation IAGOS, qui sont au coeur de la présente étude.
Dans le cadre de l'infrastructure de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par...) IAGOS (In-service aircraft for a global observing system), l'ozone (O3) et le monoxyde de carbone (CO) font l'objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à trois dimensions, qui a une fonction précise, et qui...) de mesures de routine - respectivement depuis 1994 et 2002 - le long des douze premiers kilomètres 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...). IAGOS offre donc une base de données in situ, à hautes résolutions spatiale et temporelle, particulièrement dense autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter, soit constituent les 5...) de la tropopause (La tropopause est la limite supérieure de la troposphère et la limite inférieure de la stratosphère. Elle constitue aussi la limite de la biosphère et est la...). Il s'agit d'une région critique où l'ozone se comporte comme un puissant gaz à effet de serre (Une serre est une structure généralement close destinée à la production agricole. Elle vise à soustraire aux éléments...).

Grâce à plusieurs compagnies aériennes, partenaires du programme au cours des 24 dernières années (Air France, Lufthansa (Lufthansa (die Deutsche Lufthansa AG) (code IATA : LH ; code OACI : DLH) (FWB: LHA) est la compagnie aérienne nationale allemande ainsi que la première compagnie aérienne...), Austrian Airlines, Sabena, Iberia, Cathay Pacific, China Airlines, Hawaiian Airlines), dans les moyennes latitudes de l'hémisphère Nord (Le nord est un point cardinal, opposé au sud.), les données couvrent un grand intervalle de longitudes. Elles s'étendent de la côte ouest (L’ouest est un point cardinal, opposé à l'est. C'est la direction vers laquelle se couche le Soleil à l'équinoxe, le couchant (ou ponant).) de l'Amérique du Nord (125 °W) à la côte de l'Asie (L'Asie est un des cinq continents ou une partie des supercontinents Eurasie ou Afro-Eurasie de la Terre. Il est le plus grand continent (8,6 % de la surface totale terrestre ou 29,4 % des terres...) orientale (135 °E) et, plus récemment, au nord du Pacifique. De même, différentes régions tropicales sont fréquemment échantillonnées, telles que la côte est de l'Amérique du Sud (Le sud est un point cardinal, opposé au nord.), l'Afrique (D’une superficie de 30 221 532 km2 en incluant les îles, l’Afrique est un continent couvrant 6 % de la surface...) centrale et australe, l'Asie du Sud-Est (Le sud-est est la direction à mi-chemin entre les points cardinaux sud et est. Le sud-est est opposé au nord-ouest.) et le Continent (Le mot continent vient du latin continere pour « tenir ensemble », ou continens terra, les « terres continues ». Au sens propre, ce terme désigne une vaste étendue continue...) maritime occidental.


Moyennes mensuelles (trait fin) et annuelles (trait épais, ponctué) du rapport de mélange en ozone dans la haute troposphère, dans les huit régions indiquées sur la carte. Comme indicateur de variabilité, l'aire en couleur représente 90 % des valeurs observées au cours de chaque mois.
Aujourd'hui, l'étude menée en collaboration entre le LA et le CNRM rend disponible un nouvel ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui...) de climatologies pour l'ozone et pour le CO. Celles-ci caractérisent notamment deux couches distinctes: la haute troposphère et la (très) basse stratosphère. Aux moyennes latitudes de l'hémisphère Nord, cycles saisonniers et tendances ont pu être calculés au-dessus de huit régions fréquemment échantillonnées. Ils révèlent des caractéristiques de grand intérêt pour des utilisations telles que la validation des modèles numériques globaux.

Les cycles saisonniers montrent généralement un maximum d'ozone en été et un maximum de CO au 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 tempérées, précédant...) dans la haute troposphère. Ces résultats affichent donc un contraste avec la basse stratosphère, où l'on observe un maximum printanier systématique en ozone et une quasi-absence de cycle saisonnier en CO. Par ailleurs, cette étude met en évidence des variabilités régionales dans la haute troposphère, à savoir:
- concernant l'ozone, un gradient d'ouest en est pendant l'été boréal, à raison de 15 ppb supplémentaires en Russie centrale par rapport à l'Amérique du Nord,
- concernant le CO, un gradient systématique d'ouest en est, de 60 à 140 °E, atteignant les +5 ppb/10°E au printemps et en été,
- sur l'Asie du Nord-Est (Le nord-est est la direction à mi-chemin entre les points cardinaux nord et est. Le nord-est est opposé au sud-ouest.), un maximum printanier en CO prolongé jusqu'en été,
- sur l'ouest de l'Amérique du Nord, un maximum printanier en ozone se substituant aux maxima estivaux fréquemment rencontrés..

En été, les deux régions en bordure méditerranéenne (l'ouest du bassin Méditerranéen et le Moyen-Orient) voient leur haute troposphère particulièrement impactée par des intrusions stratosphériques subsidentes, et leur basse stratosphère par des intrusions troposphériques depuis les tropiques. En l'occurrence, dans la basse stratosphère du Moyen-Orient, l'impact du transport (Le transport est le fait de porter quelque chose, ou quelqu'un, d'un lieu à un autre, le plus souvent en utilisant des véhicules et des voies de...) de polluants depuis l'Asie du Sud a pu être souligné.

Près de 20 années de mesures de l'ozone - et 12 années pour le CO - ont alimenté une base de données à présent unique, pour ce qui est de détecter des tendances dans la haute troposphère - basse stratosphère (UTLS en anglais). Les tendances de l'ozone en haute troposphère sont positives et statistiquement significatives dans la plupart des régions, variant de +0,25 à +0,45 ppb par an, caractérisées par l'augmentation des valeurs les plus faibles enregistrées chaque mois. Par contre, aucune tendance significative en ozone n'est détectée dans la basse stratosphère. Les tendances du CO, quant à elles, sont presque toutes négatives et statistiquement significatives dans chacune des deux couches. De l'ordre de -1,37 à -0,59 ppb par an, elles reflètent ainsi l'impact de la législation sur les émissions anthropiques.

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Source: CNRS-INSU