Raréfaction record de l’ozone dans l’Arctique

Ce printemps, la couche d’ozone, ce bouclier qui protège la vie sur Terre contre les niveaux nocifs de rayonnement ultraviolet, s’est dégradée dans l’Arctique, l’ozone tombant à des niveaux sans précédent au-dessus de grandes parties de la région. Ce phénomène a été provoqué par la présence continue de substances qui appauvrissent la couche d’ozone et par des températures hivernales particulièrement basses dans la stratosphère (couche de l’atmosphère située entre environ 10 km et 50 km d’altitude).[[{"fid":"18448","view_mode":"default","fields":{"format":"default","field_file_image_alt_text[und][0][value]":false,"field_file_image_title_text[und][0][value]":false},"type":"media","field_deltas":{"1":{"format":"default","field_file_image_alt_text[und][0][value]":false,"field_file_image_title_text[und][0][value]":false}},"attributes":{"style":"height: 402px; width: 350px; margin: 10px; float: left;","class":"media-element file-default","data-delta":"1"}}]]

La dernière fois qu’une raréfaction de l’ozone aussi importante a été observée au-dessus de l’Arctique, c’était au printemps 2011. Le phénomène observé en 2020 était encore plus marqué, selon les stations d’observation de l’ozone de la Veille de l’atmosphère globale, qui relève de l’OMM, la NASA et le Service de surveillance atmosphérique Copernicus mis en place par le Centre européen pour les prévisions météorologiques à moyen terme (CEPMMT).

Le trou dans la couche d’ozone s’est refermé en avril en raison de la hausse de la température stratosphérique qui a entraîné un afflux d’air riche en ozone provenant de la basse atmosphère.

Cette dégradation de la couche d’ozone aurait été encore pire sans le Protocole de Montréal relatif à des substances qui appauvrissent la couche d’ozone. Grâce à ce traité international, il a été possible d’éliminer progressivement des substances telles que les chlorofluorocarbures (CFC). Mais ces substances perdurent dans l’atmosphère pendant des décennies et leurs concentrations sont encore suffisamment élevées pour provoquer une diminution considérable des teneurs en ozone.

«Au-dessus de l’Arctique, la stratosphère reste vulnérable aux substances réduisant la teneur en ozone émises par des activités humaines» a déclaré le Secrétaire général de l’OMM, Petteri Taalas. «L’ampleur de la déperdition d’ozone au cours de l’hiver dépend des conditions météorologiques. Le trou dans la couche d’ozone enregistré en 2020 montre que nous devons rester vigilants et assurer la continuité des observations» a ajouté Petteri Taalas.

«Le réseau de la Veille de l’atmosphère globale de l’OMM compte de nombreuses stations dans l’Arctique et en Antarctique qui nous alertent suffisament tôt en cas de baisse de la concentration d’ozone et d’intensification du rayonnement ultraviolet. Nous apprécions à sa juste valeur le travail des Services météorologiques nationaux, qui s’efforcent de maintenir des activités vitales de surveillance et d’observation de l’atmosphère malgré les contraintes liées à la pandémie de COVID-19» a-t-il souligné.

Tourbillon circumpolaire

Le trou dans la couche d’ozone se forme en présence de températures extrêmement basses (inférieures à –80 °C), de la lumière du soleil, de champs de vent et de substances chimiques nocives. Dans l’Arctique, la majeure partie de la déperdition d’ozone se produit à l’intérieur de ce que l’on appelle le tourbillon circumpolaire: région de vents circulaires violents qui s’intensifient à l’automne et isolent la masse d’air à l’intérieur du vortex, la maintenant à des températures très basses.

Cet hiver (2019–2020), la raréfaction de l’ozone dans l’Arctique a été exacerbée par le passage d’«ondes» inhabituellement faibles dans la haute atmosphère. Ces ondes poussent des masses d’air à travers les couches supérieures de l’atmosphère, remontant de la basse atmosphère aux latitudes moyennes, ce qui perturbe le vortex autour de l’Arctique et apporte de l’air riche en ozone provenant d’autres parties de la stratosphère.

En outre, le vortex polaire de la stratosphère arctique était non seulement de forte intensité, mais également combiné à des températures très basses qui ont persisté pendant une longue période, ce qui a favorisé la création d’une vaste zone de nuages stratosphériques polaires et le déclenchement de processus chimiques qui appauvrissent la couche d’ozone dû à l’apparition du soleil au-dessus de l’Arctique.

En raison de ces conditions atmosphériques inhabituelles, les concentrations d’ozone au‑dessus de l’Arctique ont atteint un minimum record au mois de mars, s’abaissant à moins de 220 unités Dobson, ce qui est normalement considéré comme des «niveaux correspondant à un trou dans la couche d’ozone», et, au plus fort du phénomène, atteignant même 205 unités Dobson. En général, les valeurs les plus basses observées au-dessus de l’Arctique en mars sont d’au moins 240 unités Dobson.

La hausse des températures stratosphériques en avril a provoqué un rétrécissement du tourbillon circumpolaire, qui s’est scindé en deux vortex distincts, de plus petite taille, ce qui a permis un brassage avec l’air riche en ozone de la basse atmosphère. Ce réchauffement de la stratosphère en avril a mis fin aux conditions qui favorisaient les réactions responsables de la déperdition d’ozone et la formation de nuages stratosphériques polaires et, donc, à la dégradation de la couche d’ozone.

Comme les conditions météorologiques et la température varient d’une année à l’autre, la gravité de la déperdition d’ozone fluctue également. Cela signifie qu’une dégradation importante et occasionnelle de la couche d’ozone est encore possible dans l’Arctique.

La stratosphère arctique est généralement moins isolée que celle de l’Antarctique. Dans l’Arctique, la température stratosphérique ne descend généralement pas aussi bas que dans la stratosphère antarctique et elle ne demeure pas basse pendant de longues périodes.

Ce printemps, l’étendue maximale du trou dans la couche d’ozone au-dessus de l’Arctique était beaucoup plus faible que celle enregistré généralement en Antarctique. En 2019, le trou au-dessus de l’Antarctique a été le plus petit jamais enregistré depuis sa découverte.

Les scientifiques surveillent l’effet du changement climatique sur le refroidissement de la stratosphère, ce qui augmente les possibilités d’observer des températures inférieures à –78 °C, notamment dans l’Arctique. Or ces températures sont nécessaires à la formation des nuages stratosphériques polaires.

Rayonnement ultraviolet

Le réseau de la Veille de l’atmosphère globale de l’OMM compte des stations qui effectuent des mesures très fiables de l’ozone et du rayonnement ultraviolet (UV) dans l’Arctique. Les conditions de 2020 sont semblables à celles du printemps 2011, lors duquel la déperdition d’ozone au-dessus de l’Arctique avoisinait les 50 %. Cet appauvrissement de l’ozone avait entraîné une intensification du rayonnement UV de surface au printemps 2011. Les scientifiques avaient alors observé une augmentation de 60 % de l’indice UV dans l’Arctique canadien, ainsi qu’une hausse encore plus importante au-dessus des régions septentrionales d’Europe.

En outre, l’appauvrissement de la couche d’ozone dans l’Arctique a un effet sur le bilan total d’ozone, ce qui entraîne une augmentation des niveaux d’UV en été au Canada et en Europe. Chaque année, sur la base des niveaux d’ozone du printemps, des perspectives relatives aux niveaux estivaux d’UV sont diffusées auprès du public dans différents pays.

Protocole de Montréal

L’évaluation scientifique la plus récente de l’appauvrissement de la couche d’ozone réalisée par l’OMM et le Programme des Nations unies pour l’environnement montre que la couche d’ozone dans certaines parties de la stratosphère s’est reconstituée à un rythme de 1 à 3 % par décennie depuis 2000. Selon les prévisions, la couche d’ozone des latitudes moyennes de l’Arctique et de l’hémisphère Nord devrait complètement se reconstituer avant le milieu du siècle (~2035), suivi par celui des latitudes moyennes de l’hémisphère Sud vers le milieu du siècle et celui de la région de l’Antarctique d’ici 2060.

Sans le Protocole de Montréal, la destruction de l’ozone aurait probablement été pire cette année. Les substances appauvrissant la couche d’ozone telles que les chlorofluorocarbures (CFC) et les halons, autrefois présentes dans les réfrigérateurs, les bombes aérosols et les extincteurs, ont été progressivement éliminées au titre du Protocole de Montréal. Néanmoins, les mesures et analyses atmosphériques ont permis de détecter la reprise des émissions de certaines des substances réglementées, preuve qu’il convient de surveiller en permanence les concentrations de ces composantes.