Couche d'ozone : définition, état des lieux et enjeux

La couche d'ozone est une partie de la stratosphère indispensable à la vie sur Terre. Pourtant, les activités humaines sont à l'origine de sa dégradation, au point même de la faire disparaître à certains endroits du globe.

Cela signifie-t-il que les répercussions liées à notre mode de vie sont irréversibles ? Il semblerait que non ! Selon une nouvelle étude, la couche d'ozone devrait être entièrement reconstituée d'ici à 2040.

On vous en dit davantage dans cet article. 👇

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Couche d’ozone, fonctionnement et utilité

Sa mission : absorber les rayons ultraviolets (UV) en provenance du soleil, notamment les rayons UV-B nocifs pour toute forme d'êtres vivants (terrestres comme aquatiques). En outre, ce processus est source de chaleur et permet de réguler la température atmosphérique terrestre.

En bref, la couche d'ozone est une protection, qui rend la vie sur Terre possible. Sans elle, l'ensemble des rayons UV atteindrait directement la surface du globe. Or, l'exposition excessive à ces rayons : 

• provoquerait des effets néfastes sur la santé humaine à l'image des coups de soleil (lesquels se formeraient cependant en l'espace d'une poignée de minutes (occasionnant des cancers de la peau bien plus nombreux)), de l'affaiblissement du système immunitaire ou encore des cataractes ;
• modifierait le système de photosynthèse et la croissance des plantes (en altérant l'ADN des cellules). Ces deux perturbations impacteraient la chaîne alimentaire et, par extension, la productivité agricole ;
• aggraverait le réchauffement climatique. En effet, l'appauvrissement de la couche réduirait la quantité d'ozone dans la troposphère et augmenterait la présence de ce gaz dans l'atmosphère. Le souci ? Le gaz en question absorbe le rayonnement infrarouge et contribue au réchauffement.

La responsabilité des activités humaines dans l'appauvrissement de la couche d'ozone

Naturellement présent dans la stratosphère, l'ozone se désintègre progressivement du fait de la présence de substances chimiques issues des activités humaines. En l'état, nos activités sont à l'origine de l'émission des trois quarts des gaz nocifs à la couche d'ozone.

Créée en 1948, la Commission internationale sur l'ozone (IO3C) est l'une des commissions spéciales de l'Union géodésique et géophysique internationale. Son objectif est de suivre la quantité d'ozone rejetée par mesures de sol puis par satellites, en vue de mener des analyses de la chimie atmosphérique et des processus dynamiques pouvant affecter l'ozone.

⚠️ Ainsi, c'est au cours des années 1970 que certains scientifiques ont lancé l'alerte, après s'être aperçus de la diminution de l'épaisseur de la couche d'ozone à certains endroits du globe. 

Bien que certaines substances issues de manifestations naturelles (à l'image des éruptions volcaniques) puissent elles aussi impacter les niveaux d'ozone - de manière très faible, cependant - les principaux responsables de cette détérioration avancée se sont avérés être les gaz réfrigérants (particulièrement les chlorofluorocarbures ou CFC utilisés dans les réfrigérateurs, les aérosols et les climatiseurs). 💨

Ils font d'ailleurs partie de la liste des diverses “Substances appauvrissant la couche d'ozone” (SAO). Des composés synthétiques comprenant : 

• les chlorofluorocarbures (CFC) ;
• les hydrochlorofluorocarbures (HCFC) ;
• les bromofluorocarbures (ou halons) ;
• le méthylchloroforme (1,1,1-trichloroéthane) ;
• le tétrachlorométhane ou tétrachlorure de carbone (CCl4) ;
• le bromure de méthyle (CH3Br) ;
• les hydrofluorocarbures (HFC) ;
• les perfluorocarbures (PFC).

Zoom sur le trou de la couche d’ozone

L'émission massive de gaz réfrigérants dans les années 1970 et 1980 - associée à de très basses températures - a formé un combo dévastateur. 

Cette réaction est à l'origine d'un trou dans la couche d'ozone, découvert en 1985 au-dessus de l'Antarctique. Il s'illustre par une diminution de l'épaisseur de la couche pouvant aller jusqu'à 50 % au printemps, avant de se résorber au début de l'automne.

Cependant, ce phénomène - symptomatique de l'influence des Hommes sur leur environnement - n'est pas le seul visible. 😱

En 2020, les variations des températures ont provoqué la formation d'un autre trou dans la couche d'ozone, situé cette fois au-dessus de l'Arctique. D'une superficie trois fois supérieure que le Groenland (un record pour le pôle Nord), le trou s'est toutefois refermé aussi vite qu'il est apparu. 

Même si la couche d'ozone située au-dessus de l'Europe continentale est moins impactée qu'en Antarctique (hémisphère nord), elle n'est pas épargnée non plus, puisque l'on observe là aussi un rétrécissement.

👉 Bon à savoir : l'indice UV créé par l'OMS mesure l'intensité du rayonnement UV sur une échelle de 0 (la nuit) à 11 (notamment au niveau du trou présent en Antarctique).

L’une des neuf limites planétaires

L'appauvrissement de l'ozone stratosphérique est l'une des neuf limites planétaires avec :  

• le changement climatique ;
• l'érosion de la biodiversité ;
• le changement d'utilisation des sols ;
• l'introduction de nouvelles entités dans la biosphère ;
• la perturbation du cycle du phosphore et de l'azote ;
• l'acidification des océans ;
• l'augmentation des aérosols dans l'atmosphère ;
• le cycle d'eau douce bleue et verte.

Pour rappel, ce concept est reconnu aux niveaux européen et international. 💯

En ce sens, la concentration minimale d'ozone dans l'atmosphère est établie à 275 UD (unité Dobson), alors même que la valeur moyenne de la colonne d'ozone est de 300 UD. En 2009, la concentration était de 283 UD, ce qui signifiait alors que la couche d'ozone regagnait en épaisseur. À titre de comparaison, dans les années 1980, la concentration était de 100 DU. 

🔎 À titre d'information : l'humanité a d'ores et déjà dépassé six limites sur neuf.

La réponse des scientifiques

Publié le 9 janvier 2023, le dixième rapport quadriennal du groupe d'évaluation scientifique du Protocole de Montréal (composé de 230 chercheurs) affirme : 

• qu'en 2066, le trou dans la couche d'ozone situé au-dessus de l'Antarctique pourrait être entièrement résorbé ;
• qu'en 2045, la couche d'ozone serait reconstituée au-dessus de l'Arctique ;
• qu'en 2040, la couche d'ozone serait reconstituée dans le reste du monde. 

En définitive, dans une quarantaine d'années et en admettant que les politiques actuelles soient toujours en vigueur, la couche d'ozone devrait retrouver son état d'avant 1980. 🎉

Cette résorption est une immense victoire, puisque le PNUE (le Programme des Nations unies pour l'environnement) et l'OMM (l'Organisation météorologique mondiale) estiment que : "la superficie et la profondeur du trou d'ozone au-dessus de l'Antarctique diminuent lentement depuis l'an 2000 [à raison de 1 à 3 % par décennie]".

👋 Bon à savoir : selon un autre rapport, d'ici la fin du siècle, cette reconstitution progressive permettrait d'éviter 400 millions de cancers de la peau rien qu'aux États-Unis.

Le rôle majeur du Protocole de Montréal

Cette bonne nouvelle a été rendue possible grâce à l'entrée en vigueur de multiples politiques internationales depuis les années 1980. Adopté en 1987, le Protocole de Montréal est ainsi grandement responsable de la reconstitution progressive de la couche d'ozone.

Depuis l'entrée en vigueur de cette interdiction, les émissions mondiales des produits chimiques concernés ont chuté de plus de 80 %. À titre d'exemple, cet accord a permis de passer de 800 000 tonnes de CFC consommés à la fin des années 1980 à presque 0 à la fin des années 2000. [Our World in Data]

👉 À savoir : le Protocole de Montréal a été le premier traité environnemental à atteindre la ratification universelle - 198 pays l'ont signé.

De plus, l'adoption en 2016 de l'amendement de Kigali a acté la diminution progressive des hydrofluorocarbures (HFC) ; des substituts de deuxième génération aux CFC. Bien que n'étant pas directement à l'origine de l'appauvrissement de la couche d'ozone, les HFC sont de puissants gaz à effet de serre (GES) qui, sans cet amendement, pourraient réchauffer la Terre de 0,3 à 0,5 °C d'ici à 2100.

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Diminuer nos émissions de gaz à effet de serre (GES)

La reconstitution et la préservation de la couche d'ozone sont intimement liées à la lutte contre le réchauffement climatique. Pour faire simple, le changement climatique réchauffe les couches basses de la Terre, mais refroidit les plus hautes. Or, ces conditions plus froides favorisent la formation de nuages dans le vortex polaire et la diminution d'ozone dans la stratosphère. 🌍

Même si la concentration des gaz présents dans l'atmosphère est à la baisse, les scientifiques restent sur leurs gardes du fait de la durée de vie particulièrement longue de certaines molécules (entre 50 et 100 ans). 

Résorber entièrement le trou de la couche d'ozone est un processus très long et très lent. Pour le soutenir, il est impératif de réduire nos émissions de gaz à effet de serre (notamment le CO2 et le méthane).

David Fahey, coprésident du Groupe de l'évaluation scientifique et directeur du laboratoire des sciences chimiques de la National Oceanic and Atmospheric Administration est catégorique : "le protocole de Montréal est très efficace, mais nous devons rester vigilants et continuer de surveiller l'état de la couche d'ozone. Il y a toujours des risques de retour en arrière".

Il convient notamment : 

• d'abandonner l'usage des combustibles fossiles ;
• de verdir le secteur des transports ;
• de décarboniser les industries.

Se méfier des avancées technologiques

Grande première dans les rapports du groupe d'évaluation : la mention des techniques de géo-ingénierie développées pour lutter contre le réchauffement climatique. En effet, ces dernières pourraient finalement être plus nocives qu'autre chose.

Selon l'exemple précisé dans le rapport, l'injection intentionnelle d'aérosols dans la stratosphère (SAI) serait envisagée pour faire baisser la température terrestre. L'objectif ? Produire des nuages de soufre artificiels grâce à la propagation de molécules sulfatées à très haute altitude (via l'usage d'avions ou de ballons), en vue d'augmenter la réflexion de la lumière du soleil. 

Or, l'utilisation de cette technique pourrait mener à la création d'un nouveau trou dans la couche d'ozone. 😱

Nous l’avons vu, pour éviter de fragiliser la couche d’ozone, il est nécessaire de réduire nos émissions de GES. 

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