Appauvrissement de la couche d’ozone

Le trou d’ozone antarctique

Le cas le plus grave d’appauvrissement de la couche d’ozone a été documenté pour la première fois en 1985 dans un article des scientifiques du British Antarctic Survey (BAS) Joseph C. Farman, Brian G. Gardiner et Jonathan D. Shanklin. Depuis la fin des années 1970, une diminution importante et rapide de l’ozone total, souvent de plus de 60 % par rapport à la moyenne mondiale, a été observée au printemps (septembre à novembre) au-dessus de l’Antarctique. Farman et ses collègues ont été les premiers à documenter ce phénomène au-dessus de leur station BAS à Halley Bay, en Antarctique. Leurs analyses ont attiré l’attention de la communauté scientifique, qui a constaté que ces diminutions de la colonne d’ozone total étaient supérieures à 50 % par rapport aux valeurs historiques observées par des techniques au sol et par satellite.

À la suite de l’article de Farman, un certain nombre d’hypothèses ont vu le jour pour tenter d’expliquer le « trou d’ozone » antarctique. Il a d’abord été proposé que la diminution de l’ozone puisse être expliquée par le cycle catalytique du chlore, dans lequel des atomes de chlore uniques et leurs composés dépouillent les atomes d’oxygène uniques des molécules d’ozone. Comme la perte d’ozone était plus importante que ce que pouvait expliquer l’apport de chlore réactif disponible dans les régions polaires par les processus connus à l’époque, d’autres hypothèses ont vu le jour. Une campagne de mesures spéciales menée par la National Aeronautics and Space Administration (NASA) et la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) en 1987, ainsi que des mesures ultérieures, ont prouvé que la chimie du chlore et du brome était bien responsable du trou d’ozone, mais pour une autre raison : le trou semblait être le produit de réactions chimiques se produisant sur les particules qui composent les nuages stratosphériques polaires (PSC) dans la basse stratosphère.

Pendant l’hiver, l’air au-dessus de l’Antarctique devient extrêmement froid en raison du manque de lumière solaire et d’un mélange réduit de l’air de la basse stratosphère au-dessus de l’Antarctique avec l’air extérieur à la région. Ce mélange réduit est causé par le vortex circumpolaire, également appelé vortex polaire d’hiver. Limité par un jet de vent stratosphérique circulant entre environ 50° et 65° S, l’air au-dessus de l’Antarctique et de ses mers adjacentes est effectivement isolé de l’air extérieur à la région. Les températures extrêmement froides à l’intérieur du vortex entraînent la formation de PSC, qui se produisent à des altitudes d’environ 12 à 22 km (environ 7 à 14 miles). Les réactions chimiques qui se produisent sur les particules PSC convertissent les molécules contenant du chlore moins réactives en formes plus réactives, comme le chlore moléculaire (Cl2) qui s’accumule pendant la nuit polaire. (Les composés de brome et les oxydes d’azote peuvent également réagir avec ces particules nuageuses). Lorsque le jour revient en Antarctique au début du printemps, la lumière du soleil brise le chlore moléculaire en atomes de chlore simples qui peuvent réagir avec l’ozone et le détruire. La destruction de l’ozone se poursuit jusqu’à la rupture du vortex polaire, qui a généralement lieu en novembre.

Un vortex polaire d’hiver se forme également dans l’hémisphère Nord. Cependant, en général, il n’est ni aussi fort ni aussi froid que celui qui se forme dans l’Antarctique. Bien que des nuages stratosphériques polaires puissent se former dans l’Arctique, ils durent rarement assez longtemps pour entraîner des diminutions importantes de l’ozone. Des diminutions de l’ozone arctique allant jusqu’à 40 % ont été mesurées. Cet amincissement se produit généralement les années où les températures de la basse stratosphère dans le vortex arctique ont été suffisamment basses pour entraîner des processus de destruction de l’ozone similaires à ceux observés dans le trou d’ozone de l’Antarctique. Comme dans le cas de l’Antarctique, de fortes augmentations des concentrations en chlore réactif ont été mesurées dans les régions arctiques où se produisent des niveaux élevés de destruction de l’ozone.