Diminution record d'ozone au Pôle Nord

Publié par Isabelle le 24/03/2020 à 14:00
Source et illustrations: CNRS INSU

Des conditions météorologiques exceptionnelles, à savoir un hiver stratosphérique très froid et persistant, ont conduit à la formation d'un petit trou d'ozone en Arctique ces dernières semaines. Les observations (au sol et par satellite) des chercheurs du Laboratoire atmosphères et observations 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...) / Sorbonne (La Sorbonne est un complexe monumental du Quartier latin de Paris. Elle tire son nom du théologien du XIIIe siècle Robert de Sorbon, le...) Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études...) / UVSQ / CNES) indiquent une importante diminution d'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...) d'environ 30 % à la date du 16 mars.

La couche d'ozone agit comme un bouclier qui protège la vie (La vie est le nom donné :) sur 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...) des rayons ultraviolets nocifs. Les concentrations en ozone sont surveillées en continu depuis qu'un traité international, le 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...) signé en 1987, réglemente la production des halocarbures, des composés chimiques qui contiennent du chlore (Le chlore est un élément chimique de la famille des halogènes, de symbole Cl, et de numéro atomique 17.) et du brome (Le brome est un élément chimique de la famille des halogènes, de symbole Br et de numéro atomique 35. Les autres halogènes sont le...) et sont à l'origine de la destruction de l'ozone dans la 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 l'atmosphère sont stratifiées, c'est-à-dire...) (la partie de l'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :) qui s'étend de ~10 à ~50 km d'altitude). Comme ces composés persistent dans l'atmosphère durant plusieurs dizaines d'années, il faudra plusieurs décennies pour que leurs concentrations reviennent aux niveaux d'avant 1980.

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...), le "trou d'ozone", qui correspond à la destruction, 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...), de plus de la moitié du contenu total ( Total est la qualité de ce qui est complet, sans exception. D'un point de vue comptable, un total est le résultat d'une addition, c'est-à-dire une somme. Exemple : "Le total des dettes". En physique le total n'est pas...) en ozone au-dessus du Pôle Sud (Le pôle Sud est le point le plus au sud de la surface de la Terre, diamétralement opposé au pôle Nord. Il est situé sur le continent Antarctique.), est un phénomène récurrent dû aux températures hivernales extrêmement basses de la stratosphère(1). En revanche, au Pôle Nord (Le pôle Nord géographique terrestre, ou simplement pôle Nord, est le point le plus septentrional de la planète Terre. Il est défini comme le point...), les conditions météorologiques ne sont en général pas propices à une diminution significative de l'ozone au printemps.


Distribution d'ozone mesurée chaque année à la fin de l'hiver (L'hiver est une des quatre saisons des zones tempérées.) (1-16 mars) par l'instrument IASI à bord du satellite (Satellite peut faire référence à :) Metop (METOP est une famille de trois satellites météorologiques opérationnels à orbite polaire développés conjointement par l'Agence spatiale...). Les couleurs du jaune (Il existe (au minimum) cinq définitions du jaune qui désignent à peu près la même couleur :) au rouge (La couleur rouge répond à différentes définitions, selon le système chromatique dont on fait usage.) indiquent les régions où les concentrations d'ozone sont élevées, les couleurs bleues indiquent des concentrations deux fois plus faibles (2011 et 2020). © Anne Boynard (LATMOS/IPSL)

Les chercheurs du LATMOS disposent d'une série de stations de mesures au sol (réseau SAOZ) et d'observation (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 participation des...) par satellite (les 3 instruments IASI) pour surveiller l'ozone au quotidien tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) 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...) du globe. Or, les observations de cet hiver ont montré une diminution significative du contenu en ozone de la stratosphère durant plusieurs semaines, sur une large zone autour du Pôle Nord (Le nord est un point cardinal, opposé au sud.), avec comme conséquence une augmentation du rayonnement (Le rayonnement, synonyme de radiation en physique, désigne le processus d'émission ou de transmission d'énergie impliquant une particule porteuse.) ultraviolet (Le rayonnement ultraviolet (UV) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde intermédiaire entre celle de la...) à la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et...) de la Terre. La persistance ( Persistance (statistiques) Persistance (informatique) en peinture : La Persistance de la mémoire (1931) en médecine : la...) et l'intensité de l'événement sont exceptionnelles: en effet, si les mesures SAOZ montrent un événement d'amplitude (Dans cette simple équation d’onde :) équivalente en 2011, les mesures IASI qui permettent de couvrir tout l'hémisphère nord montrent que, sur les 13 dernières années, le trou d'ozone dans l'hémisphère nord n'est apparu qu'à 2 reprises, en 2011 et 2020, et que la superficie (L'aire ou la superficie est une mesure d'une surface. Par métonymie, on désigne souvent cette mesure par le terme « surface » lui-même (par exemple, on parle de la...) couverte dépasse cette année celle de 2011.


Diminution d'ozone en Arctique de décembre 2019 à mars 2020, estimée à partir des stations sol du réseau (Un réseau informatique est un ensemble d'équipements reliés entre eux pour échanger des informations. Par analogie avec un filet (un réseau est un « petit rets », c'est-à-dire un petit filet), on appelle nœud (node)...) de mesure SAOZ. © Florence (Florence (en italien Firenze) est une ville d'Italie, capitale de la région de Toscane et chef-lieu de province (370 051 habitants, les...) Goutail (LATMOS/IPSL)

Tant que le contenu en chlore et en brome de la stratosphère demeurera élevé, une forte diminution d'ozone semblable à celle observée cette année pourra se reproduire lors d'hivers arctiques très froids. Selon le dernier rapport d'évaluation international de l'état de la couche d'ozone (https://www.esrl.noaa.gov/csd/assessments/ozone/2018/downloads/Chapter4_2018OzoneAssessment.pdf), l'ozone devrait revenir à son niveau des années 1980 vers 2030 au Pôle Nord et 2060 au Pôle Sud (Le sud est un point cardinal, opposé au nord.). Sans le protocole de Montréal, la destruction de l'ozone aurait été bien pire cette année. En revanche, le changement climatique a tendance à retarder ce recouvrement (Un recouvrement d'un ensemble X est un ensemble P de sous-ensembles non vides de X tel que l'union de ces sous-ensembles soit égal à X. Autrement dit P est un recouvrement de X si et seulement si tout...), car plus la 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...) augmente dans les basses couches, plus elle diminue, par compensation, plus haut dans l'atmosphère !


Diminution d'ozone en Arctique de décembre à mars, depuis 1994, estimée à partir des mesures du réseau sol SAOZ. © Florence Goutail (LATMOS/IPSL)

Notes:
(1) La destruction de l'ozone stratosphérique se produit dans les régions polaires lorsque les températures descendent en dessous de -80 °C. À ces températures, des nuages se forment dans la basse stratosphère et des réactions chimiques transforment en composés actifs des composés halocarbonés inoffensifs pour l'ozone. Ces processus conduisent à une destruction rapide de l'ozone lorsque la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à 780nm (rouge). La...) solaire revient au-dessus du pôle.


Contacts:
- Cathy Clerbaux - LATMOS/IPSL - cathy.clerbaux at latmos.ipsl.fr
- Florence Goutail - LATMOS/IPSL - florence.goutail at latmos.ipsl.fr
- Andrea Pazmino - LATMOS/IPSL - andrea.pazmino at latmos.ipsl.fr
- Jean-Pierre Pommereau - LATMOS/IPSL - Jean-Pierre.Pommereau at latmos.ipsl.fr
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