Trou dans la couche d'ozone : Causes et conséquences en Australie

La couche d’ozone est un élément vital, car elle sert de bouclier contre les rayons U.V et les empêche d’atteindre le sol. À l'inverse, dans la stratosphère, "la couche d’ozone a un rôle primordial, car elle absorbe les rayons ultraviolets, essentiellement les rayons UV-B nocifs à toute forme de vie animale et végétale", écrit l'IPSL. À basse altitude, cependant, l’ozone peut devenir nocif lorsque sa concentration augmente.

Découverte et causes du trou dans la couche d'ozone

Au début des années 1980, les scientifiques ont constaté l’existence d’un « trou » dans la couche d’ozone. Un "trou" dans la couche d'ozone, qui se manifeste périodiquement durant le printemps austral au Pôle sud, est observé. Le responsable vient de la pollution humaine, et notamment des chlorofluorocarbures (CFC). Il s'agit d'un "dérivé chloré et fluoré d'hydrocarbure, utilisé notamment dans les bombes aérosols, les isolants, les réfrigérateurs, qui a la propriété de dissocier les molécules d'ozone" et qui arrive à monter dans la stratosphère, définit Le Larousse. Les principales substances appauvrissant la couche d’ozone incluent également les halons (employés dans les extincteurs d’incendie), le bromure de méthyle (utilisé comme pesticide agricole) et le protoxyde d’azote (N₂O), principal destructeur d’ozone aujourd’hui, émis par l’agriculture intensive.

Pourquoi le trou est-il au-dessus de l'Antarctique?

Un trou dans la couche d'ozone a été observé au-dessus de l'Arctique mais il est moins important que celui observé en Antarctique explique à BFMTV.com le climatologue Didier Hauglustaine, chercheur au CNRS. On l'observe "surtout au-dessus de l'Antarctique où les conditions sont réunies, parce que c'est là où il fait le plus froid", détaille-t-il.

L’appauvrissement de la couche d’ozone est en effet "directement lié à la température de la stratosphère", explique l'Organisation Météorologique Mondiale (OMM). Les nuages stratosphériques qui peuvent se constituer en Antarctique "contiennent des cristaux de glace capables de transformer des composés non-réactifs en composés réactifs, lesquels peuvent ensuite détruire rapidement l’ozone" avec l'effet des rayons du Soleil. Pendant tout l'hiver, dans la nuit polaire, "sur ces particules de glace, une chimie se joue avec les particules de chlore" déposées par les CFC, détaille auprès de BFMTV.com Christa Fittschen, directrice de recherche au CNRS, spécialiste en chimie atmosphérique. Et dès que le Soleil arrive avec le printemps, la réaction chimique entrainant la destruction de l'ozone se fait.

Le trou dans la couche d'ozone s'agrandit ainsi pendant le printemps austral, d'août à octobre, explique l'OMM et "il atteint son maximum entre la mi-septembre et la mi-octobre." Mais lorsque les températures de la stratosphère recommencent à augmenter, "l’appauvrissement de la couche d’ozone ralentit, et le vortex polaire s’affaiblit et finit par se décomposer. Ainsi, fin décembre, les concentrations d’ozone reviennent à la normale."

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Conséquences de la diminution de la couche d'ozone

La diminution de la couche d’ozone a de multiples effets, que ce soit sur la santé humaine ou la biodiversité. L’augmentation des cancers de la peau : cette maladie est directement liée aux rayons UV-B, particulièrement dommageables. Dans la basse atmosphère, l’ozone représente également un danger pour l’humain et pour l’environnement. Il contribue en effet à l’augmentation de l’effet de serre, un phénomène naturel par lequel une partie de la chaleur émise par le soleil est retenue dans l’atmosphère de la planète.

Le Protocole de Montréal et les efforts internationaux

En réaction, 24 pays et la Communauté économique européenne (CEE) ont signé en 1987 un traité appelé Protocole de Montréal. En 1987 le protocole de Montréal est conclu pour protéger la couche d'ozone: il prévoit une réduction drastique de l'utilisation des CFC. Cet accord, ratifié par 195 pays, a fortement réduit la quantité de CFC dans l'atmosphère, ce qui doit permettre à la couche d'ozone de se reconstituer complètement dans les prochaines décennies, selon les estimations de l'ONU. Depuis sa mise en place, ce protocole a intégré d'autres substances qui appauvrissent la couche d'ozone et réglemente aujourd'hui "la production et la consommation de près de 100 produits chimiques appelés 'substances appauvrissant la couche d’ozone'", écrit l'OMM.

À ce jour, près de 99 % des substances qui altèrent la couche d’ozone ont été éliminées ! Cette réussite démontre qu’une action mondiale coordonnée peut effectivement inverser les dommages environnementaux causés par l’activité humaine. L’espoir est donc de mise. En effet, "si les politiques actuelles restent en place, la couche d’ozone devrait retrouver les valeurs de 1980 (avant l’apparition du trou) d’ici environ 2066 au-dessus de l’Antarctique, 2045 au-dessus de l’Arctique et 2040 dans le reste du monde", indique l'ONU Environnement dans son estimation quadriennale. Un important trou dans la couche d'ozone se forme régulièrement au-dessus de l'Antarctique à cause de polluants produits sur Terre, mais leur régulation pourrait dans les prochaines décennies arrêter cette dégradation.

La couche d'ozone est "en bonne voie" pour se reconstituer dans les quatre prochaines décennies, écrit dans un rapport publié lundi un groupe d'experts mandatés par l'ONU. "L’élimination progressive de près de 99 % des substances interdites qui détruisent l’ozone a permis de préserver la couche d'ozone et contribué de façon notable à sa reconstitution", expliquent-ils. "On a pu voir la stabilisation de la couche d'ozone, c'est-à-dire qu'elle a arrêté de se dégrader, et on voit dans certaines régions une remontée de la couche d'ozone, en particulier au-dessus de l'Antarctique", détaille sur BFMTV Sophie Godin-Beekmann, directrice de recherche au CNRS, présidente de la Commission internationale sur l'ozone (IO3C).

Le rôle des incendies de forêt australiens

Selon une étude publiée par des chercheurs canadiens dans la revue Science, les fumées des incendies de forêt auraient une influence négative sur l’état de la couche d’ozone. Les incendies de forêt sont une catastrophe écologique majeure, qui détruisent des surfaces naturelles sur le long terme. On sait aussi désormais que les incendies de forêt sont un contributeur majeur au réchauffement climatique, puisqu’il relâche dans l’atmosphère le carbone stocké dans les végétaux et les tourbes forestières. Ce que l’on sait moins, c’est que les incendies de forêt contribuent aussi à la dégradation de la couche d’ozone, filtre qui protège la planète des rayons UV.

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Une étude publiée par des chercheurs canadiens avec l’appui financier de l’Agence Spatiale Canadienne vient de se pencher sur le sujet et confirme les conséquences graves des incendies de forêt sur la structure de la stratosphère et sur l’état de la couche d’ozone. En utilisant des données de mesure par satellite, les scientifiques ont pu mettre en évidence que les fumées résultat des incendies injectaient dans la stratosphère un certain nombre de particules aux propriétés acides. Les chercheurs ont ainsi démontré que suite aux incendies de 2019 - 2020 en Australie, les fumées ayant atteint l’atmosphère avait provoqué une baisse de la concentration en ozone, et une hausse de la concentration en formaldéhyde et en gaz chlorés.

Dans la mesure où les incendies de forêt importants sont amenés à se multiplier avec le réchauffement climatique, ces conclusions ont de quoi susciter l’inquiétude. Or aujourd’hui, nous sommes mal préparés à ce type de problèmes. D’abord, les modèles scientifiques ne sont pas encore très au point pour anticiper les perturbations que ces feux de forêt pourraient engendrer dans la stratosphère. Il est donc difficile de prévoir avec précision où et comment la couche d’ozone pourrait être dégradée. Les phénomènes seront-ils locaux où peuvent-ils avoir un impact global sur la structure de l’atmosphère ? Logiquement, il est donc également complexe d’anticiper les problèmes sanitaires et écosystémiques qui pourraient découler de la dégradation de la couche d’ozone.

Taille maximale du trou d'ozone en 2023

Comme l'explique Live Science (6 octobre 2023), des trous dans la couche d'ozone continuent de se former au-dessus des régions polaires pendant les mois d'hiver de chaque hémisphère - août à octobre, pour le pôle Sud. À ces périodes, l'air froid crée en effet des "nuages stratosphériques polaires" qui, en plus de colorer le ciel, viennent appauvrir encore davantage la quantité déjà limitée d'ozone.

Cette année, le trou de la couche d'ozone au-dessus de l'Antarctique a atteint sa taille maximale le 16 septembre, avec une superficie de 26 millions de kilomètres carrés, selon un communiqué de l'Agence spatiale européenne (ESA). Soit l'équivalent de la superficie de l'Amérique du Nord ou environ deux fois la taille de l'Antarctique lui-même. "Le trou d'ozone 2023 a démarré très tôt et s'est rapidement agrandi depuis la mi-août", a déclaré Antje Inness, chercheuse au Centre européen pour les prévisions météorologiques à moyen terme, dans le communiqué. Il s'agit de "l'un des plus grands trous d'ozone jamais enregistrés", a-t-elle ajouté.

Certains chercheurs pensent que les caractéristiques inhabituelles de l'ozone de cette année pourraient être associées à l'éruption du Hunga Tonga-Hunga Ha'apai en janvier 2022", affirme l'ESA. L'éruption volcanique survenue dans le sud-ouest de l'océan Pacifique a en effet relâché d'immenses volumes de vapeur d'eau (plus de 50 millions de tonnes) dans la stratosphère, de l'eau qui a atteint le pôle Sud alors que le trou de la couche d'ozone de l'hiver austral 2022 s'était déjà naturellement résorbé, d'où un effet possible seulement l'année suivante. "La vapeur d'eau pourrait avoir conduit à la formation accrue de nuages stratosphériques polaires, où les CFC [qui ne sont certes plus émis depuis le protocole de Montréal, mais qui demeurent présents longtemps dans l'atmosphère] peuvent réagir et accélérer l'appauvrissement de la couche d'ozone", précise Antje Inness. Les experts de l'ONU ont également alerté dans leur rapport sur les potentiels effets sur l'ozone de projets de géo-ingénierie destinés à limiter le réchauffement climatique, comme l'injection d'une quantité considérable de particules de soufre dans la couche supérieure de l'atmosphère.

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En tout cas, ce record de taille ne semble pas remettre en cause la guérison de notre atmosphère. "Sur la base du protocole de Montréal et de la diminution des substances anthropiques appauvrissant la couche d'ozone, les scientifiques prévoient actuellement que la couche d'ozone mondiale retrouvera son état normal d'ici 2050 environ", assure Claus Zehner, responsable de la mission Copernicus Sentinel-5P à l'ESA, dans le communiqué.

Tableau récapitulatif des dates de reconstitution de la couche d'ozone

Malgré les progrès, la vigilance reste nécessaire. En 2018, des scientifiques ont détecté une augmentation inattendue des émissions de CFC-11, traçant leur origine en Chine orientale où des usines produisaient illégalement cette substance. Il convient donc de continuer sur cette lancée. Mais, paradoxalement, le changement climatique contribue (dans une certaine mesure) à réduire le trou de la couche d’ozone. Cela ne signifie évidemment pas qu’aucune mesure ne doit être prise pour enrayer le réchauffement climatique, dont les effets sont dévastateurs.

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