La couche d'ozone fait partie intégrante de ce qui rend la Terre habitable. Cette région de la stratosphère est responsable de l'absorption de la majorité du rayonnement ultraviolet du Soleil, garantissant ainsi que les organismes terrestres ne sont pas irradiés. Depuis les années 1970, les scientifiques ont pris conscience d'un déclin constant de cette couche autour de la région polaire sud, ainsi que d'une importante diminution saisonnière. Ce dernier phénomène, connu sous le nom de «trou d'ozone», est une préoccupation majeure depuis des décennies.
Les tentatives pour remédier à cette situation se sont concentrées sur la réduction de l'utilisation de produits chimiques industriels, tels que les chlorofluorocarbures (CFC). Ces efforts ont abouti à la signature du Protocole de Montréal en 1987, qui prévoyait l'élimination complète des substances appauvrissant la couche d'ozone (SAO). Et selon une étude récente d'une équipe de scientifiques de la NASA, le trou d'ozone montre des signes de récupération significative en conséquence.
L'étude, intitulée «Déclin de l'appauvrissement de la couche d'ozone en Antarctique et du chlore stratosphérique inférieur déterminé à partir des observations du sondeur Aura Microwave Limb», a récemment paru dans la revue scientifique Lettres de recherche géophysique. L'étude a été dirigée par Susan E Strahan et co-écrite par Anne R. Douglass, deux chercheurs du Laboratoire de chimie et de dynamique atmosphérique de la NASA Goddard.
Pour les besoins de son étude, l'équipe a consulté les données du satellite Aura de la NASA, qui surveille la région polaire sud depuis 2005. Lancé en 2004, le satellite Aura avait pour objectif de mesurer l'ozone, les aérosols et les principaux gaz dans l'atmosphère terrestre. Et selon les relevés qu'elle a recueillis depuis 2005, la réduction de l'utilisation des CFC a entraîné une diminution de 20% de l'appauvrissement de la couche d'ozone.
En termes simples, les CFC sont des composés chimiques à vie longue qui sont constitués de carbone, de chlore et de fluor. Depuis la seconde moitié du 20e siècle, ils ont été utilisés dans un certain nombre d'applications industrielles telles que la réfrigération (comme le fréon), les aérosols chimiques (comme les propulseurs) et comme solvants. Finalement, ces produits chimiques montent dans la stratosphère où ils deviennent soumis aux rayons UV et sont décomposés en atomes de chlore.
Ces atomes de chlore ravagent la couche d'ozone, où ils catalysent pour former de l'oxygène gazeux (O²). Cette activité débute vers juillet pendant l'hiver de l'hémisphère sud, lorsque les rayons du soleil provoquent une augmentation de la catalyse des atomes de chlore et de brome dérivés des CFC dans l'atmosphère. En septembre (c'est-à-dire au printemps dans l'hémisphère sud), l'activité culmine, entraînant le «trou d'ozone» que les scientifiques ont remarqué pour la première fois en 1985.
Dans le passé, des études d'analyse statistique ont indiqué que l'appauvrissement de la couche d'ozone avait augmenté depuis. Cependant, cette étude - qui a été la première à utiliser des mesures de la composition chimique à l'intérieur du trou d'ozone - a indiqué que l'appauvrissement de la couche d'ozone diminue. De plus, il indique que la diminution est causée par la baisse de l'utilisation des CFC.
Comme Susan Strahan l'a expliqué dans un récent communiqué de presse de la NASA, «Nous voyons très clairement que le chlore des CFC descend dans le trou d'ozone, et qu'il y a moins d'appauvrissement de la couche d'ozone à cause de cela.» Pour déterminer comment l’ozone et d’autres produits chimiques dans l’atmosphère ont changé d’année en année, les scientifiques se sont appuyés sur les données du sondeur de micro-ondes (MLS) du satellite Aura.
Contrairement à d'autres instruments qui dépendent de la lumière du soleil pour obtenir des spectres des gaz atmosphériques, cet instrument mesure ces émissions micro-ondes respectives. En conséquence, il peut mesurer des gaz en trace au-dessus de l'Antarctique pendant une période clé de l'année - lorsque l'hémisphère sud connaît l'hiver et que le temps dans la stratosphère est calme et que les températures sont basses et stables.
Le changement des niveaux d'ozone du début à la fin de l'hiver dans l'hémisphère sud (du début juillet à la mi-septembre) a été calculé quotidiennement en utilisant des mesures MLS chaque année de 2005 à 2016. Bien que ces mesures indiquent une diminution de la perte d'ozone, Strahan et Douglass voulaient être responsable de certaines réductions de l'utilisation des CFC.
C'est ce qu'ils ont fait en recherchant des signes révélateurs d'acide chlorhydrique dans les données MLS, qui formeront du chlore en réagissant avec le méthane (mais seulement lorsque tout l'ozone disponible sera épuisé). Comme l'a expliqué Strahan:
«Pendant cette période, les températures antarctiques sont toujours très basses, donc le taux de destruction de l'ozone dépend principalement de la quantité de chlore. C'est à ce moment que nous voulons mesurer la perte d'ozone… Vers la mi-octobre, tous les composés chlorés sont commodément convertis en un seul gaz, donc en mesurant l'acide chlorhydrique, nous avons une bonne mesure du chlore total. »
Un autre indice est venu sous la forme de niveaux d'oxyde nitreux, un autre gaz à longue durée de vie qui se comporte comme les CFC dans une grande partie de la stratosphère - mais qui n'est pas en déclin comme les CFC. Si les CFC dans la stratosphère diminuaient, cela signifierait que moins de chlore serait présent par rapport à l'oxyde nitreux. En comparant les mesures MLS d'acide chlorhydrique et de protoxyde d'azote chaque année, ils ont déterminé que les niveaux de chlore diminuaient d'environ 0,8% par an.
Comme Strahan l'a indiqué, cela s'est traduit par une diminution de 20% de 2005 à 2016, ce qui était conforme à ce qu'ils attendaient. "C'est très proche de ce que notre modèle prédit que nous devrions voir pour cette quantité de chlore en baisse", a-t-elle déclaré. «Cela nous donne confiance que la diminution de l'appauvrissement de la couche d'ozone jusqu'à la mi-septembre indiquée par les données MLS est due à la baisse des niveaux de chlore provenant des CFC. Mais nous ne constatons pas encore une nette diminution de la taille du trou d'ozone, car cela est principalement contrôlé par la température après la mi-septembre, qui varie beaucoup d'une année à l'autre. "
Ce processus de récupération devrait se poursuivre alors que les CFC quittent progressivement l'atmosphère, bien que les scientifiques prévoient qu'une récupération complète prendra des décennies. Il s'agit d'une très bonne nouvelle si l'on considère que le trou d'ozone a été découvert il y a seulement environ trois décennies et que les niveaux d'ozone ont commencé à se stabiliser environ une décennie plus tard. Pourtant, comme l'a expliqué Douglass, une reprise complète ne devrait pas avoir lieu avant la seconde moitié de ce siècle:
«Les CFC ont une durée de vie de 50 à 100 ans, ils persistent donc très longtemps dans l'atmosphère. En ce qui concerne le trou d'ozone, nous envisageons 2060 ou 2080. Et même dans ce cas, il pourrait toujours y avoir un petit trou. "
Le Protocole de Montréal est souvent présenté comme un exemple d'action climatique internationale efficace, et pour une bonne raison. Le Protocole a été conclu treize ans après que le consensus scientifique sur l'appauvrissement de la couche d'ozone a été atteint, et seulement deux ans après la découverte plutôt alarmante du trou d'ozone. Et dans les années qui ont suivi, les signataires sont restés attachés à leurs objectifs et ont atteint les objectifs de réduction.
À l'avenir, on espère que des mesures similaires pourront être prises contre le changement climatique, qui fait l'objet de retards et de résistances depuis de nombreuses années. Mais comme le montre le cas du trou d'ozone, l'action internationale peut résoudre un problème avant qu'il ne soit trop tard.
