La couche d’ozone

Sans la couche d’ozone, la vie sur les continents serait exposée à un rayonnement ultraviolet capable de détruire l’ADN des cellules. Dans les années 1980, les scientifiques ont découvert qu’elle s’amincissait dangereusement au-dessus de l’Antarctique, à cause de produits chimiques fabriqués par l’humanité. La réaction internationale qui a suivi est souvent citée comme le plus grand succès de la diplomatie environnementale.

Où se trouve la couche d’ozone ?

L’ozone est présent dans toute l'atmosphère, mais environ 90 % se trouve dans la stratosphère, avec une concentration maximale vers 20 à 25 km d’altitude. Même là, il reste très dilué : si l’on ramenait tout l’ozone de la colonne d’air au-dessus d’un point à la pression et à la température du sol, il formerait une couche d’environ 3 millimètres seulement d’épaisseur. On mesure cette quantité en unités Dobson (UD) : 100 UD équivalent à 1 mm ; la moyenne mondiale est d’environ 300 UD.

À quoi sert la couche d’ozone ?

La lumière du Soleil contient des rayons ultraviolets (UV), invisibles et de trois types :

En absorbant les UV, l’ozone se réchauffe et réchauffe la stratosphère : c’est pourquoi la température y augmente avec l’altitude, à l’inverse de la couche inférieure.

L’ozone stratosphérique se forme et se détruit en permanence : les UV cassent des molécules d’oxygène (O2) en atomes, qui se lient à d’autres molécules d’O2 pour donner de l’ozone, lui-même cassé par d’autres UV. Ce cycle a été décrit par le Britannique Sydney Chapman en 1930.

Le « bon » et le « mauvais » ozone

Les pics de pollution à l’ozone surviennent par temps chaud et ensoleillé, en été.

Le trou dans la couche d’ozone

La découverte

En 1974, les chimistes Mario Molina et Sherwood Rowland montrent que les chlorofluorocarbures (CFC), des gaz alors utilisés dans les réfrigérateurs, les climatiseurs, les aérosols et les mousses isolantes, montent jusqu’à la stratosphère, où les UV les cassent et libèrent du chlore qui détruit l’ozone. Avec le Néerlandais Paul Crutzen, qui avait étudié le rôle des oxydes d’azote, ils reçoivent le prix Nobel de chimie 1995.

En 1985, trois chercheurs du British Antarctic Survey, Joseph Farman, Brian Gardiner et Jonathan Shanklin, publient des mesures montrant une chute spectaculaire de l’ozone au-dessus de l’Antarctique chaque printemps austral : c’est le « trou dans la couche d’ozone ». Les satellites américains confirment l’ampleur du phénomène.

Comment se forme le trou ?

Le « trou » n’est pas un vide, mais une zone où l’ozone diminue de plus de moitié, sous 220 UD. Il apparaît chaque année au-dessus de l’Antarctique, de septembre à novembre :

1. pendant l’hiver austral, un tourbillon de vents, le vortex polaire, isole l’air au-dessus du continent, qui devient extrêmement froid (sous −78 °C) ;
2. des nuages stratosphériques polaires se forment ; à leur surface, des réactions chimiques transforment les composés chlorés stables en formes très réactives ;
3. au retour du Soleil, au printemps, les UV libèrent le chlore et le brome, qui détruisent l’ozone en chaîne : un seul atome de chlore peut détruire des milliers, voire des dizaines de milliers de molécules d’ozone avant d’être neutralisé.

Le trou a atteint ses plus grandes surfaces autour de l’an 2000, près de 30 millions de km², soit plus de deux fois la superficie de l’Antarctique. Un phénomène similaire, moins marqué, se produit au-dessus de l’Arctique, plus chaud.

Le protocole de Montréal

Face à l’urgence, la communauté internationale a agi vite :

Le 16 septembre est devenu la Journée internationale de la protection de la couche d’ozone.

Un succès en cours

La concentration de chlore dans la stratosphère diminue depuis la fin des années 1990. Selon l’évaluation scientifique de l’ONU et de l’OMM publiée en 2023, si les politiques actuelles sont maintenues, la couche d’ozone devrait retrouver ses valeurs de 1980 :

• vers 2040 pour la plus grande partie du globe ;
• vers 2045 au-dessus de l’Arctique ;
• vers 2066 au-dessus de l’Antarctique.

Le rétablissement est lent, car les CFC restent des dizaines d’années, voire plus d’un siècle, dans l’atmosphère. La taille du trou varie aussi d’une année à l’autre selon la météorologie de la stratosphère.

Le protocole de Montréal a eu un bénéfice inattendu pour le climat : les CFC étant de puissants gaz à effet de serre, leur élimination a évité un réchauffement supplémentaire important, et l’amendement de Kigali devrait encore éviter jusqu’à environ 0,4 °C de réchauffement d’ici 2100.

Couche d’ozone et réchauffement climatique : ne pas confondre

Le trou de la couche d’ozone et le réchauffement climatique sont deux problèmes distincts, souvent confondus :

• le trou d’ozone laisse passer davantage d'ultraviolets ; il est causé surtout par les CFC ;
• le réchauffement est dû au renforcement de l'effet de serre, causé surtout par le CO2 et le méthane.

Les deux sont liés de façon secondaire : les CFC et les HFC sont des gaz à effet de serre, et le réchauffement modifie la circulation et la température de la stratosphère.

Questions fréquentes

Le trou dans la couche d’ozone est-il refermé ?

Pas encore. Il se reforme chaque printemps austral au-dessus de l’Antarctique, mais il tend à diminuer, et sa disparition durable est attendue vers 2066.

Le trou dans la couche d’ozone augmente-t-il le risque de coup de soleil en France ?

Le trou concerne surtout l’Antarctique. Aux latitudes de la France, la couche d’ozone s’est amincie de quelques pourcents seulement par rapport aux années 1980. Le risque de coup de soleil dépend surtout de l’index UV du jour, élevé en été, en altitude et près de l’eau ou de la neige.

Les bombes aérosols détruisent-elles encore la couche d’ozone ?

Non. Depuis l’interdiction des CFC, les aérosols utilisent d’autres gaz propulseurs sans effet sur l’ozone. Ils peuvent toutefois contenir des composés organiques volatils qui contribuent à la pollution de l’air.