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Les mesures de l’ozone stratosphérique ont montré l’un des premiers signes d‘un changement du climat produit par l’action de l‘homme. Ceci a eu pour conséquences une prise de conscience de la nécessité de mettre en place à l’échelle mondiale des mesures de protection de la couche d’ozone (protocole de Montréal). Il est essentiel de poursuivre l’observation de l’ozone afin de s’assurer que les mesures prises ont permis d’atteindre l’objectif d’un rétablissement de la couche d’ozone.
Mesure d’ozone atmosphérique
L’Ozone atmosphérique: bénéfices et problèmes
La couche d'ozone se situe dans la stratosphère entre 10 et 40 km d'altitude. La forte concentration en ozone constitue une protection vitale contre le rayonnement ultra-violet du soleil pour toutes les formes de vie sur terre. En particulier, une trop longue exposition au rayonnement ultra-violet (indice UV élevé) peut provoquer des cancers de la peau chez l'être humain. Dans l’air ambient par contre, des concentrations élevées d'ozone sont nocives pour l'homme et la nature car ce gaz est très réactif. Il affecte par exemple le système respiratoire des êtres humains et la croissance des plantes.
Le problème de la diminution de la couche d’ozone est-il résolu ?
La réponse à cette question doit encore être « non » pour les raisons suivantes :
- la couche d’ozone n’est pas revenue à son état d’équilibre d’avant les années 70 et plusieurs dizaines d’années seront probablement nécessaires pour la rétablir
- le trou d'ozone au-dessus du pôle Sud (Antarctique) apparaît encore chaque année
- En 2011 est apparu pour la première fois un trou d’ozone au-dessus du pôle Nord (Arctique)
- « changement de climat » et « changement de la couche d’ozone » sont étroitement liés
Des conventions internationales tel le Protocole de Montréal signé à la fin des années 80 , interdisent l'utilisation à grande échelle des substances détruisant la couche d'ozone. Même si ces accords commencent à montrer leurs effets bénéfiques, la couche d’ozone est encore fragile.
Il est donc impératif de poursuivre la mesure et l’analyse de l’évolution de l’ozone dans les différentes couches de l’atmosphère.
Traditions Suisse de la mesure de l’ozone
Mesure de la colonne total d’ozone
La Suisse possède une très longue tradition de mesures de l’ozone dans l‘atmosphère. Dès 1926, le Prof. Götz a commencé à mesurer la colonne d’ozone à Arosa et ces mesures ont continués pratiquement sans interruption jusqu’à ce jour. Cette série unique au monde permet d’étudier l'évolution de la couche d’ozone sur plus de 90 ans.
La figure ci-dessous illustre la diminution de la couche d’ozone entre les années 70 et 90 suite aux rejets dans l’atmosphère de substances (type CFC) détruisant la couche d'ozone. Cette diminution a été suivie d’une stabilisation prélude à une future remontée à la valeur originale. Pour comparaison, la série des valeurs minimales de la colonne mesurée au Pôle Sud lors du développement du trou d’ozone de chaque année est aussi illustrée.
Mesures du profil d'ozone
MétéoSuisse utilise d’autres techniques pour mesurer également le profil d’ozone en fonction de l’altitude. Des ballons sondes permettent une mesure in situ de l’ozone jusqu’à l’altitude de ~35 km. Elles ont été réalisées à Payerne depuis 1968. Cette série ininterrompue de mesures permet de suivre l’évolution temporelle de l’ozone dans les différentes couches de l’atmosphère. Depuis 2000, l’instrument micro-onde SOMORA (Stratospheric Ozone Monitoring Radiometer) mesure le rapport de mélange de l’ozone de la stratosphère jusqu’à la basse mésosphère.
Analyse statistique des série de mesures d’ozone
A partir dees différentes longues séries de mesures de MétéoSuisse, il est possible de calculer l’évolution de l’ozone sur une longue période de temps. Ainsi par exemple sur la période1970 – 1990, la couche d’ozone a diminué de 4%/10 ans alors que dans l’air ambiant l’ozone augmentait de 12%/10 ans. Depuis l’année 2000, la couche d’ozone ne change plus de manière significative mais la pollution en ozone de l’air ambient a nettement diminué de 10%/10 ans.
- Appenzeller C, AK. Weiss and J. Staehelin (2000), North Atlantic Oscillation modulates total ozone winter trends, Geophys. Res. Let., 27, 1131-1134.
- Weiss AK, J. Staehelin, C. Appenzeller, NRP Harris (2000), Chemical and dynamical contributions to ozone profile trends of the Payerne (Switzerland) balloon soundings, J. Geophys. Res., 106 (D19), p. 22685.
- Staehelin J, NRP Harris, C. Appenzeller, J. Eberhard (2001), Ozone trends: A review, Rev. Geophys., 39 (2), p. 231.
- Jeannet, P., R. Stübi, G. Levrat, P. Viatte, and J. Staehelin (2007), Ozone balloon soundings at Payerne (Switzerland): Reevaluation of the time series 1967–2002 and trend analysis, J. Geophys. Res., 112, D11302, doi:10.1029/2005JD006862.
- Stübi, R., G. Levrat, B. Hoegger, P. Viatte, J. Staehelin, and F. J. Schmidlin (2008), In-flight comparison of Brewer-Mast and electrochemical concentration cell ozonesondes, J. Geophys. Res., 113, D13302, doi:10.1029/2007JD009091.