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La déplétion du trou d’ozone résulte en grande partie des émissions de produits chimiques tels que les CFC, ou chlorofluorocarbures, utilisés autrefois dans les équipements de réfrigération et d’isolation. Phénomène que le protocole de Montréal, signé en 1987 – permet aujourd’hui d’endiguer.
Mais il faut également compter avec les nuages stratosphériques polaires qui se développent au-dessus des Pôles, lorsque la température de la stratosphère atteint le seuil des -78 degrés. Tant que se maintient l'obscurité hivernale des pôles, la présence de ces nuages est inoffensive mais lorsque le soleil revient peu avant le printemps, la combinaison de la lumière et des gaz qu'ils contiennent, libère des composés chlorés et bromés nuisibles pour l'ozone. Et engage un processus de déplétion.
Nuages stratosphériques polaires [Laffen Jensen - earthsky.org]
De manière générale, le trou d’ozone se forme chaque année au-dessus de l’Antarctique, mais rarement au-dessus de l’Arctique, raison pour laquelle on ne parle pas beaucoup de trou d’ozone dans notre hémisphère.
Des processus de déplétion conditionnés par la tenue du vortex polaire
La clé pour comprendre cette différence entre les deux hémisphères tient au « vortex polaire ». Caractérisé par une circulation extrêmement rapide ce dernier émerge dans la haute stratosphère sur chaque pôle pendant l'hiver. À l'intérieur, les températures chutent de manière drastique. Plus la circulation est forte, plus elle dure dans le temps, plus l’air se refroidit également.
Position du vortex polaire le 19 février 2020 [GFS]
Ce vortex polaire, qui correspond à l’extension du trou d’ozone, a tendance à s’affaiblir lorsqu'il est perturbé par le bas, ce qui arrive souvent dans l'hémisphère Nord. Sous la stratosphère, l'atmosphère de l'hémisphère Nord s'écoule en effet sur des surfaces terrestres à la topographie accidentée.
A l’instar des obstacles dans le cours d'une rivière, ces turbulences peuvent générer des vagues dans l’atmosphère, qui se brisent vers le haut. Ces ondes ralentissent ou arrêtent même parfois le vortex polaire. Lequel se détend et finit par se réchauffer.
Dans l'hémisphère sud, ce genre de perturbation est relativement rare car le pôle sud est entouré par la surface relativement plate d'un vaste océan. Le vortex polaire ainsi plus fort, plus grand et plus stable. Les températures y sont également plus basses.
Fait inhabituel pour l'Arctique, mais pas aussi grave que le véritable trou d'ozone
Dans la basse stratosphère, où se produit la destruction de l'ozone, le vortex polaire de l'hémisphère Nord atteint une taille moyenne d'environ 14 millions de kilomètres carrés à la fin-janvier ou au début février. Il régresse généralement pendant le mois de mars et disparaît au plus tard le 1er avril.
Mais cet hiver, ce vortex a culminé sur près de 19 millions de kilomètres carrés à la mi-février. Il s’est même maintenu à une surface de 15 millions de kilomètres carrés jusqu'à la mi-avril, ce qui constitue un record. D’où un contexte favorable au maintien de nuages stratosphériques polaire et à une déplétion de la couche d’ozone.
Extension des nuages stratosphériques polaires pendant l'hiver 2019-2020 (bleu), comparé à la moyenne (average) et aux maximum jamais enregistré. [NOAA]
Selon les observations des satellites de la NOAA, les valeurs les plus basses de l'ozone au-dessus de l'Arctique en mars étaient de l'ordre de 200 unités Dobson (DU). Ces valeurs sont significatives pour l'Arctique, mais beaucoup moins préoccupantes que celles observées au-dessus de l'Antarctique. Là-bas, les experts classent toute valeur inférieure à 220 UD comme faisant partie du trou d'ozone, et la zone répondant à cette définition atteint 21 millions de kilomètres carrés en moyenne. Par endroits, les niveaux d'ozone peuvent descendre en dessous de 100 unités Dobson (DU).
Étonnamment, les modèles numériques saisonniers ont bien prévu la persistance du vortex polaire tout au long de l’hiver…
Philippe Jeanneret avec le concours du NOAA