La couche d’ozone, son rôle et ses enjeux en 2024

Très médiatisée à cause du trou qui la perce depuis plusieurs décennies, la couche d’ozone fait l’objet d’une attention constante. Et ce, malgré la signature du Protocole de Montréal (1987) ayant conduit à l’adoption d’une riposte relativement rapide, face à la menace de disparition de la couche d’ozone. Il faut dire que ce fameux trou apparu au-dessus de l’Antarctique nous donne des sueurs froides : tantôt rétrécissant, tantôt s’agrandissant.

Quel est l’état actuel de la couche d’ozone ? Pourquoi cette dernière est-elle si importante ? Comment s’est-elle formée ? Pourquoi un trou est-il apparu au milieu de cette fameuse couche d’ozone ?

Explications.

Couche d’ozone, définition

La couche d'ozone est une couche de la stratosphère, située entre 20 et 50 km d'altitude. Elle surplombe la troposphère et précède la mésophère.

Pour rappel, l’atmosphère est composée de cinq couches : 

• la troposphère (en contact avec la surface de la Terre et jusqu’à 20 km au dessus d’elle) ;
• la stratosphère (entre 20 et 50 km d’altitude) ;
• la mésophère (entre 50 à 80 km d'altitude) ;
• la thermosphère (jusqu'à environ 800 km d’altitude) ;
• l’exosphère (n'ayant pas de limite vraiment définie et s'étendant loin dans l'espace).

La composition de la couche d’ozone

La couche d’ozone se distingue naturellement par une forte concentration d’ozone (O3, parfois appelé trioxygène). Cette dernière est proportionnellement plus importante qu'ailleurs dans l'atmosphère. D’où le nom de “couche d’ozone”. Pour se faire une idée, cette concentration est estimée à dix parties par million (ppm).

NB : L’acronyme « ppm » désigne une unité de mesure communément utilisée pour évaluer la pollution de l’air et de l’environnement. L’unité ppm indique combien de molécules d’un polluant donné on distingue, sur un million de molécules d’air par exemple. 

Dans le détail, l’ozone est un gaz composé de trois molécules d'oxygène. Il est naturellement présent dans l’atmosphère terrestre. Toutefois, l’origine de l’ozone peut aussi se révéler anthropique (c’est-à-dire d’origine humaine), notamment au sein de la troposphère. Dans la basse atmosphère, il devient alors un polluant toxique pour l’Homme, susceptible d’affecter notre système respiratoire par exemple.

Le rôle de la couche d’ozone

De fait, la couche d’ozone agit comme une couche protectrice, permettant de préserver la Terre des rayonnements ultraviolets émanant du Soleil. Ces rayonnements ultraviolets sont nocifs à la vie sur notre planète - particulièrement les UV-B. Rappelons que les UV-B sont capables d’altérer l'ADN. Ils sont donc mutagènes pour les plantes et les animaux dont nous faisons partie.

De façon plus large, sans couche d’ozone, les maladies à l’image du cancer de la peau se multiplieraient de façon alarmante. De même que les soucis d’ordre oculaire. 

Mais le rôle de la couche d’ozone ne se cantonne pas à cette dimension de protection. Avant de protéger la vie sur Terre, la couche d’ozone contribue à la rendre possible. En effet, lorsqu’elle absorbe les rayons ultraviolets que nous évoquions plus tôt, la couche d’ozone devient aussi une source de chaleur. Ce qui explique que la stratosphère soit la seule couche de l’atmosphère où la température augmente avec l'altitude. 

En bref, la couche d’ozone joue un rôle déterminant dans la régulation de la température terrestre. D’après une étude parue en 2023, celle-ci serait 270 degrés plus basse faute de couche d’ozone.

Concrètement, ces organismes ont rejeté du dioxygène (O2) au sein de l'atmosphère. Or, au niveau de la haute atmosphère, l'énergie du rayonnement solaire est telle qu’elle peut “casser” des molécules de dioxygène. Un phénomène ayant eu pour conséquence la libération d’atomes d'oxygène qui, après un certain temps, ont conduit à la formation d'une forte concentration d'ozone dans la haute atmosphère. 

En effet, ainsi que le souligne Futura Sciences, les atomes d’oxygène “rechignent à rester isolés”. Dans ce contexte, ils cherchent rapidement à se raccrocher aux molécules de dioxygène n’ayant pas été brisées, et forment ainsi une nouvelle molécule : celle du trioxygène (O3).

La découverte du trou dans la couche d’ozone

La problématique posée par la couche d’ozone a émergé dans le courant des années 1970. À l’époque, on constate que la couche d’ozone s’est appauvrie, au point de former un trou au-dessus de l’Antarctique. 

Le phénomène apparaît saisonnier : l’épaisseur de la couche d’ozone diminue à l’occasion du printemps austral (en septembre), puis se reconstitue quelques mois plus tard. Et ainsi de suite. 

En effet, au cours du printemps, l'air froid génère des nuages stratosphériques polaires (aussi désignés sous le nom de “vortex stratosphérique” ou “vortex polaire”) qui viennent appauvrir un ozone déjà mis à mal par la pollution.

NB : En temps normal, ce phénomène n’intervient pas à hauteur de l’Arctique, car son vortex polaire est malgré tout trop chaud pour provoquer l’apparition des nuages stratosphériques. Une exception récente cependant : en 2020, un trou de la taille du Groenland a été observé au-dessus de l’Arctique. Refermé depuis, ce dernier était vraisemblablement la conséquence des anomalies thermiques observées quelques semaines auparavant dans le Pacifique nord.

Malheureusement, outre les conséquences sanitaires, l’appauvrissement de la couche d’ozone favorise également le changement climatique. 

À titre indicatif, on estime que 90 % de la quantité d’ozone présente sur Terre se trouve dans la stratosphère, et 10 % dans la troposphère.

Qui est responsable du trou dans la couche d’ozone ?

Après étude, les spécialistes ont établi que cette situation avait été causée par les émissions de gaz industriels. Plus spécifiquement, il s’agit : 

• des chlorofluorocarbures (CFC) présents dans les systèmes réfrigérants, les systèmes de climatisation, les bombes aérosols ou encore les solvants ;
• des halons, autrement dit des composés chimiques ininflammables utilisés dans les extincteurs et les systèmes de protection contre les incendies.

L’ensemble de ces substances a été regroupé sous l’appellation SACO, ou Substances Appauvrissant la Couche d'Ozone.

Le protocole de Montréal et ses amendements

Face à l’urgence posée par la dégradation de la couche d’ozone, le communauté internationale a rapidement pris des mesures. 

Signé en 1987, le Protocole de Montréal est l’accord international ayant statué sur la protection de la couche d’ozone via l’élimination graduelle des substances qui lui sont novices. 

La bonne mise en œuvre de ce protocole devrait permettre d'éviter 443 millions de cas de cancer de la peau à l’échelle des États-Unis d’ici la fin du siècle. De même que des millions de cas de cataractes. Rappelons, par ailleurs, qu’une telle initiative contribue également à la protection : 

• de nombreux animaux menacés par les rayons UV au même titre que les humains. 
• de la végétation dont le principe de photosynthèse peut être altéré par un excès de rayons UV.

En 1987, le protocole de Montréal a été signé par l’ensemble des pays membres des Nations Unies (24 au total). Concrètement, ces derniers sont depuis soumis à l’obligation d’éliminer graduellement les SACO utilisés pour : 

• la réfrigération ;
• la climatisation ;
• le gonflement de la mousse ;
• les aérosols ;
• les solvants ;
• d’autres applications encore.

Depuis sa signature, le Protocole de Montréal a fait l’objet de cinq amendements :

• l’Amendement de Londres en 1990 ;
• l’Amendement de Copenhague en 1992 ;
• l’Amendement de Montréal en 1997 ;
• l’Amendement de Beijing en 1999 ;
• l’Amendement de Kigali en 2016. 

Le trou dans la couche d’ozone est toujours présent. Un temps en voie de régression, il s’est de nouveau agrandi fin 2023. D’après l'Agence spatiale européenne (ESA), le trou de la couche d'ozone au-dessus de l'Antarctique a atteint sa taille maximale le 16 septembre, avec 26 millions de kilomètres carrés de superficie (l'équivalent de l'Amérique du Nord). Pour Antje Inness, chercheuse au Centre européen pour les prévisions météorologiques à moyen terme, il s'agit de "l'un des plus grands trous d'ozone jamais enregistrés".

Pour autant, les scientifiques considèrent que cet état de fait ne remet pas en cause la “guérison” progressive de la couche d’ozone - amorcée depuis la mise en œuvre du Protocole de Montréal. De fait, l’éruption du volcan Hunga Tonga en 2022 pourrait expliquer cet agrandissement soudain. 

Bien sûr, nous n’émettons plus ces fameux chlorofluorocarbones (CFC) depuis le Protocole de Montréal. Hélas, près de trente ans plus tard, ces derniers n’ont pas encore totalement disparu de notre atmosphère. D’après les prévisions, il faudra compter entre 50 et 100 ans pour qu’ils soient totalement éradiqués.

Par ailleurs, les trous de la couche d'ozone présentent une "variabilité naturelle". En 2019, les températures exceptionnellement élevées avaient ainsi enrayé la formation de nuages stratosphériques polaires. Conséquence directe : le trou dans la couche d’ozone avait rétréci de façon spectaculaire.

Sous réserve que le protocole de Montréal soit respecté, les scientifiques estiment que la couche d'ozone pourrait revenir à la normale d'ici 2050 environ. Le 9 janvier 2023, des experts mandatés par l'ONU ont ainsi indiqué que la couche d'ozone pourrait un jour retrouver les valeurs de 1980. 

Dans le détail, la situation pourrait revenir à la norme :

• d’ici 2066 au-dessus de l’Antarctique ;
• d’ici 2045 au-dessus de l’Arctique ;
• d’ici 2040 dans le reste du monde.

À date, 99% des substances qui détruisent l'ozone sont en cours d’élimination. Pour consulter le rapport complet, cliquez ici.

En théorie, il est donc possible de réparer la couche d’ozone. Bien évidemment, un tel exploit dépendra néanmoins du respect scrupuleux des règles établies par le protocole de Montréal, et ce, à l’échelle mondiale. 

Une bonne nouvelle ? Si 24 pays seulement avaient initialement ratifié le protocole de Montréal, ce dernier a maintenant été signé par l'ensemble des pays du globe. 

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