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Le trou d’ozone est un terme qui est utilisé lorsque la quantité d’ozone dans la stratosphère, pour une période de quelques semaines, diminue très fortement. Cela se produit au-dessus du pôle Sud dans certaines circonstances particulières, qui sont une combinaison de conditions chimiques et météorologiques.

D’où l’ozone stratosphérique vient-il ?

L’ozone dans l’atmosphère est formé dans les hautes altitudes, sous l’influence du rayonnement solaire. Les molécules d’oxygène classiques (O₂) peuvent se scinder et l’O₃ (instable) est alors formé. La formation d’ozone a principalement lieu dans les hautes altitudes et dans les basses latitudes (autour de l’équateur). La circulation générale de l’air entraîne ces masses d’air vers le bas et à proximité des pôles. Ce mouvement descendant provoque une compression de l’air et la concentration d’ozone (soit le nombre de molécules d’ozone au m3) augmente. En conséquent, l’épaisseur moyenne de la couche d’ozone augmente dans la direction des pôles, en dépit du fait que la production d’ozone se situe autour de l’équateur.

Comment se forme le trou d’ozone au pôle Sud ?

Le développement et l’utilisation des CFC (composés chloro-fluoro-carbone) entraînent le déversement d’une grande quantité de composés chlorés dans l’atmosphère. A basse température et sous l’influence de la lumière du soleil, il se produit une série de réactions catalytiques photochimiques qui entraînent une décomposition rapide de l’ozone. Au pôle Sud, ces conditions se rencontrent au printemps (septembre-octobre). En hiver, la stratosphère se refroidit fortement et la lumière du soleil atteint les hautes couches de l’air. En outre, en hiver, il se produit autour des pôles un vortex polaire (un vent circulaire) qui coupe l’arrivée de l’air riche en ozone dans les basses latitudes. Les réactions de dégradation chimique ont alors le champ libre et les concentrations d’ozone peuvent tomber à 0 à certains niveaux. La colonne totale d’ozone peut souvent être réduite de moitié : le trou d’ozone est un fait.

La production et l’utilisation des CFC sont interdites par le Protocole de Montréal (16 septembre 1987). Toutefois, le cycle de vie de ces substances dans l’atmosphère est très long, de sorte que les impacts des CFC demeurent présents même après la perception d’émissions. On imagine qu’il faudra encore attendre 2050 pour retourner à la situation normale d’avant 1980.

Pourquoi n’y a-t-il pas de trou d’ozone au pôle Nord ?

La différence est que le pôle Sud se trouve sur un continent (l’Antarctique) autour duquel le vortex polaire est très stable, de sorte que l’air peut y refroidir de manière significative ce qui engendre des conditions idéales pour créer la couche d'ozone. Au pôle Nord, il y a une alternance de continents (Europe/Asie et Amérique du Nord) et d’océans (Atlantique et Pacifique). Le vortex polaire arctique y est moins fort et moins stable, de sorte que les masses d’air ne peuvent pas autant refroidir et sont donc moins isolées qu’au pôle Sud. En conséquence, la couche d’ozone n’y atteint pas la même taille qu’au-dessus du pôle Sud.

Qu’en est-il de l’ozone au-dessus de nos latitudes ?

Dans les latitudes moyennes, la quantité d’ozone varie selon un cycle annuel. Il y a aussi de grandes différences entre un jour et l’autre. Toutes ces variations sont liées à la dynamique de l’atmosphère. Lorsque nous sommes sous une masse d’air (sub)tropicale, la couche d’ozone sera plus mince que lorsque nous nous trouvons sous une masse d’air polaire. Cela entraîne de grosses variations chez nous entre les mois de mars et d’avril. La présence de composés chlorés induit en outre un amincissement global de la couche d’ozone observée. Ce n’est heureusement pas aussi spectaculaire qu’au pôle Sud, et tout semble indiquer que la couche d’ozone évolue vers un retour à son état « normal ».

Pourquoi la couche d’ozone est-elle importante ?

La couche d’ozone absorbe une partie significative de la radiation solaire, à savoir le rayonnement UVB (280-325nm) avant qu’il n’atteigne la surface terrestre. Hors, ce rayonnement est nocif à de nombreuses formes de vie sur terre. Chez l’homme, il peut provoquer des brûlures, des cancers de la peau et des cataractes.