Appauvrissement de la couche d'ozone : causes, situation et restauration

Sujets

• Appauvrissement de l’ozone, ses causes
• Degré d’appauvrissement de l’ozone
• Rétablissement de la couche d’ozone

Appauvrissement de l'ozone, ses causes

L’atmosphère s’étend sur quelques centaines de kilomètres au-dessus de la surface de la Terre. Elle est constituée de plusieurs couches concentriques qui entourent la Terre comme des pelures. Cependant, 99 % de sa masse totale réside dans deux zones qui se retrouvent dans les premiers 50 km au-dessus de la surface. Ce sont la troposphère et la stratosphère. La troposphère est la couche située le plus près de la surface. Elle s’étend sur 6 à 17 km au-dessus de la surface de la Terre, et son épaisseur maximale se situe au niveau de l’équateur. La stratosphère s’étend de la limite supérieure de la troposphère jusqu’à environ 50 km d’altitude. La couche la plus externe, la mésosphère, se situe approximativement entre 50 et 80 km au-dessus du niveau de la surface de la Terre.

L’appauvrissement de l’ozone est l’expression consacrée pour désigner l’amincissement de la couche d’ozone dans la stratosphère. L’ozone s’appauvrit lorsque l’équilibre naturel entre sa production et sa destruction dans la stratosphère est perturbé en faveur de sa destruction. Les activités humaines sont le principal facteur responsable de la perturbation de cet équilibre naturel, principalement à cause des émissions dans l’atmosphère de produits chimiques de synthèse connus sous le nom de substances appauvrissant la couche d’ozone (SACO). Il s’agit de substances stables qui ne sont pas décomposées dans la basse atmosphère et qui contiennent du chlore et/ou du brome.

Ce sont les scientifiques américains Mario Molina et F. Sherwood Rowland qui ont été les premiers à publier, en 1974, une théorie expliquant le mécanisme de l’appauvrissement de l’ozone. Ils s’inquiétaient alors de l’impact des CFC sur la couche d’ozone. Leur hypothèse s’est heurtée à un solide scepticisme, mais les travaux scientifiques réalisés au cours des vingt années qui suivirent ont prouvé la validité de leur théorie et motivé l’adoption de mesures dans presque tous les pays du monde. En 1995, MM. Molina et Rowland se sont vus décerner le prix Nobel de chimie, qu’ils ont partagé avec un troisième spécialiste de l’ozone, le néerlandais Paul Crutzen.

Les substances appauvrissant la couche d’ozone qui contiennent du chlore sont les chlorurofluorurocarbures (CFC), le tétrachlorure de carbone, le méthyl chloroforme et les hydrochlorofluorocarbures (HCFC). Les halons, le bromométhane et les hydrobromofluorocarbures (HBFC) sont des SACO qui contiennent du brome.

Les CFC sont les SACO les plus connues et les plus abondantes. Un seul atome de chlore issu d’un CFC peut détruire au moins 100 000 molécules d’ozone. La destruction de l'ozone ne s'arrête que lorsque l'atome de chlore réagit avec une autre molécule pour formé une substance stable et ayant une longue durée de vie. À ce moment là, le chlore n'est plus disponible pour réagir avec de l'ozone.

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• Substances appauvrissant la couche d'ozone

S’il est vrai que les volcans et les océans émettent de grandes quantités de chlore, le chlore issu de ces sources est soluble dans l’eau, et la pluie peut facilement le dissoudre dans la basse atmosphère. Les volcans peuvent, dans le pire des cas, provoquer des pertes d’ozone temporaires.

Degré d’appauvrissement de l’ozone

Les mesures de l’ozone fluctuent d’une journée, d’une saison et d’une année à l’autre. Les concentrations d’ozone atteignent habituellement leur maximum au printemps et leur minimum à l’automne. Malgré ces fluctuations, les scientifiques ont déterminé, après examen des données recueillies depuis les années 1950, que les niveaux d’ozone sont restés relativement stables jusqu’à la fin des années 1970. L’observation d’un « trou »¹ d’ozone au-dessus de l’Antarctique et les mesures atmosphériques montrant un déclin saisonnier des concentrations globales d’ozone prouvent de manière convaincante qu’on assiste à un appauvrissement global de l’ozone.

On observe une diminution importante au-dessus de l’Antarctique depuis 1979, et un déclin général des concentrations d’ozone au niveau mondial depuis le début des années 1980. Le trou d’ozone au-dessus de l’Antarctique a atteint des proportions records au printemps 2000. Il occupait alors 28,3 millions km², et les profils verticaux enregistrés par les stations situées près du pôle Sud ont mis en évidence une destruction complète de l’ozone dans la basse stratosphère. Des diminutions de la concentration d’ozone allant jusqu’à 70 % ont été observées à quelques reprises.

On a également mesuré un appauvrissement important de l’ozone au-dessus de l’Arctique. Les valeurs les plus basses au-dessus de cette région ont été mesurées en 2000 au nord de la Suède, avec un appauvrissement d’environ 60 % dans certaines couches de l’atmosphère. En dehors des pôles, l’appauvrissement de l’ozone touche aujourd’hui presque toute l’Amérique du Nord, l’Europe, la Russie, l’Australie, la Nouvelle-Zélande et une grande partie de l’Amérique du Sud. Des diminutions moins importantes de l’ozone stratosphérique ont néanmoins été enregistrées dans certaines régions des latitudes moyennes.

La couche d’ozone située au-dessus du sud du Canada s’est amincie en moyenne de 7 % depuis les années 1980. À la fin des années 1990, l’appauvrissement moyen de l’ozone en été au-dessus du Canada se situait entre 3 et 7 %. L’appauvrissement de l’ozone au Canada est habituellement maximal à la fin de l’hiver et au début du printemps. En 1993, par exemple, les concentrations moyennes d’ozone au-dessus du Canada étaient de 14 % inférieures aux normales de janvier à avril.

Lors de leur évaluation de l’appauvrissement de l’ozone en 2006, le Groupe d’évaluation scientifique de la couche d’ozone, un groupe d’experts rassemblé dans le cadre du Protocole de Montréal, a publié les importants résultats suivants :

1. La quantité totale de gaz destructeurs d’ozone anthropiques continue à décliner dans la troposphère après avoir atteint des sommets entre 1992 et 1994.
2. La quantité totale de gaz destructeurs d’ozone anthropiques décline dans la stratosphère après avoir atteint des sommets à la fin des années 1990.
3. Il continue d’y avoir d’importants trous d’ozone au-dessus de l’Antarctique. Le degré d’appauvrissement de l’ozone sur l’Antarctique n’augmente plus depuis la fin des années 1990 et, depuis 2000, la concentration de l’ozone dépasse les niveaux antérieurs.
4. L’appauvrissement de l’ozone sur l’Arctique est extrêmement variable d’une année à l’autre et dépend des conditions météorologiques. Au cours des quatre dernières décennies, celles-ci ont entraîné un important appauvrissement de l’ozone.
5. Le déclin de l’ozone stratosphérique aux latitudes moyennes (entre 60^o S et 60^o N) observé dans les années 1990 ne s’est pas poursuivi.

Rétablissement de la couche d’ozone

Personne ne peut prévoir exactement la gravité de l’appauvrissement de l’ozone. Il existe un décalage important entre le moment où les émissions de SACO commencent à décroître et celui où la couche d’ozone commence à se rétablir. Il faut des années aux CFC et aux autres produits destructeurs de l’ozone pour atteindre la stratosphère. Un grand nombre d’entre eux peuvent persister pendant des siècles dans la stratosphère, où certains ont des durées de vie allant de 25 à 400 ans. La quasi-totalité des CFC et des halons émis à ce jour sont toujours dans l’atmosphère, où ils continueront à détruire l’ozone pendant de nombreuses années.

Malgré ces incertitudes et ce long décalage, l’équilibre naturel entre la création et la destruction de l’ozone peut être rétabli si la concentration des produits chimiques destructeurs de l’ozone est réduite. Néanmoins, cette réduction nécessitera peut-être d’éliminer complètement ces produits. Certains craignent par ailleurs que l’augmentation de la concentration des gaz à effet de serre ne retarde le rétablissement de la couche d’ozone. Les scientifiques estiment toutefois qu’aucun rétablissement ne sera mesurable avant 2030.

Il faut se rappeler que les connaissances scientifiques sur l’atmosphère et les processus responsables de l’appauvrissement de la couche d’ozone ne sont pas complètes. L’apparition soudaine et imprévue du trou d’ozone au-dessus de l’Antarctique prouve que la couche d’ozone ne répond pas de manière prévisible aux quantités de produits chimiques industriels que nous injectons dans l’atmosphère.

^[1] Le terme « trou » désigne une diminution importante et rapide du nombre de molécules d’ozone, et non l’absence complète. Le « trou » d’ozone au-dessus de l’Antarctique apparaît durant le printemps austral, entre septembre et novembre.