Mots clés : couche d'ozone, Antarctique, stratosphère, glace, rayonnement ultra-violet - UV, circulation circum-antarctique, CFC - chlorofluorocarbure, composé organochloré

Pourquoi y a-t-il moins d'ozone au-dessus de l'Antarctique ?

Pierre Thomas

ENS Lyon, Laboratoire des Sciences de la Terre

Benoît Urgelli

ENS Lyon / DGESCO

14/11/2000

Résumé

L'origine du chlore dans la stratosphère et son rôle dans la destruction de l'ozone au-dessus de l'Antarctique.


Question

« Pourquoi le trou d'ozone est-il particulièrement important en Antarctique alors que les régions environnantes sont peu peuplées et donc susceptibles de rejeter moins de gaz à effet nocif. Finalement pourquoi est-il particulièrement important là, et pas dans l'hémisphère nord ? »

Question posée par M. L. le 10 septembre 2000, par courrier électronique.

Réponse

Résumé

L'amincissement de la couche d'ozone est lié à la réaction de l'ozone avec le chlore stratosphérique, réaction se passant à la surface de cristaux de glace stratosphériques sous l'action des rayons UV solaires. C'est un phénomène naturel qui existe depuis le Miocène (âge d'installation des glaciers antarctiques). La destruction est nulle en hiver (pas d'UV). Au printemps, elle est très importante car il y a déjà des UV solaires, beaucoup de cristaux de glace dans la stratosphère, et parce que la circulation atmosphérique circum-antarctique isole l'Antarctique. Il n'y a plus alors d'apport de nouvel ozone atmosphérique venu du Nord : l'ozone détruit n'est pas remplacé. Dès la fin du printemps, l'amincissement est moins important parce que le nombre de cristaux de glace diminue, et parce que la circulation atmosphérique change : il y a alors mélange entre l'air antarctique et l'air venu du Nord et qui amène de l'ozone nouveau. Ces mêmes phénomènes sont moins visibles en Arctique car il y fait moins froid (donc moins de cristaux de glace !), et surtout parce que la circulation atmosphérique y est différente : de l'ozone venu du Sud arrive régulièrement et se mélange avec l'air polaire.

Les mécanismes de destruction de l'ozone au-dessus des pôles

L'amincissement de la couche d'ozone antarctique est un phénomène naturel qui existe vraisemblablement depuis qu'il y a des glaciers en Antarctique (depuis le Miocène). Cet amincissement s'établit naturellement à chaque fin d'hiver-début de printemps antarctique, pour disparaître en fin de printemps, et se rétablir à la fin de l'hiver suivant. Depuis une vingtaine d'années, on constate que l'amincissement de la couche d'ozone devient plus important et qu'il dure plus longtemps. Comment expliquer ces observations ?

L'amincissement naturel de la couche d'ozone est liée à la réaction de l'ozone avec le chlore stratosphérique, réaction se passant à la surface de cristaux de glace des nuages stratosphériques sous l'action des rayons UV solaires. Cette réaction est nulle en hiver (il fait nuit permanente, donc pas d'UV).

Au printemps, elle est très importante car il y a déjà des UV solaires, beaucoup de cristaux de glaces dans la stratosphère, et parce que la circulation atmosphérique circum-antarctique isole l'Antarctique. Il n'y a plus alors d'apport de nouvel ozone atmosphérique venu du Nord : l'ozone qui est détruit n'est pas remplacé.


Dès la fin du printemps, l'amincissement est moins important parce que le nombre de cristaux de glace diminue, et parce que la circulation atmosphérique change : il y a alors mélange entre l'air antarctique et l'air venu du Nord et qui amène de l'ozone nouveau.

Avant l'ère industrielle, le chlore stratosphérique naturel avait pour origine des composés organochlorés issus de la décomposition des algues marines. La teneur naturelle en chlore de la stratosphère était faible.

Depuis une vingtaine d'années, cette teneur augmente, du fait des rejets de CFC, rejets faits dans la troposphère des pays industriels, mais dont les composés organochlorés artificiels atteignent la stratosphère antarctique en quelques années. Cette augmentation de la teneur en chlore stratosphérique est le responsable le plus probable de l'augmentation de l'amincissement de l'ozone antarctique.

Le même phénomène ne se produit que peu en Arctique car il y fait moins froid (donc moins de cristaux de glace !), et surtout parce que la circulation atmosphérique y est différente : de l'ozone venu du sud arrive régulièrement et se mélange avec l'air polaire.


Mots clés : couche d'ozone, Antarctique, stratosphère, glace, rayonnement ultra-violet - UV, circulation circum-antarctique, CFC - chlorofluorocarbure, composé organochloré