Planète

Le Protocole de Montréal et ses conséquences

Dossier - Le climat et la couche d'ozone
DossierClassé sous :climatologie , stratosphère , troposphère

-

Le problème de la disparition de la couche d'ozone s'est posé de façon brutale et dramatique il y a maintenant 20 ans. Actuellement c'est le problème de l'augmentation des gaz à effet de serre et le changement climatique qui en est la conséquence qui tiennent, à juste titre, le devant de la scène. Ce dossier fait le point sur le processus de récupération de la couche d'ozone à la suite de l'application du Protocole de Montréal et de ses amendements successifs, et indique les relations entre l'état de la stratosphère et le changement climatique en cours.

  
DossiersLe climat et la couche d'ozone
 

Dès l'observation du « trou d'ozone » en 1985, des travaux expérimentaux et théoriques ont été entrepris pour en comprendre la cause. En 1987 l'explication scientifique était donnée et elle mettait en cause les composés chlorés, tout particulièrement les CFC. Très rapidement les mesures à prendre ont pu l'être et elles ont conduit à proscrire la production et l'usage des CFC, grâce à la mise en place du Protocole de Montréal dès 1987.

La plupart des pays producteurs et utilisateurs de CFC ont ratifié cet accord et les industriels ont rapidement mis sur le marché des produits de remplacement, ou substituts, beaucoup moins nocifs pour l'ozone. Au fil des ans, le Protocole de Montréal a dû être renforcé pour tenir compte des substituts disponibles et des possibilités des pays à les utiliser.

Figure 5 - "Effet du Protocole de Montréal et de ses amendements successifs sur l'abondance des particules chlorées (en haut) et sur l'excès de cas de cancers de la peau (en bas)." © Domaine public

Mais depuis 1987, les scientifiques ont découvert dans l'atmosphère d'autres substances aussi nocives que le chlore, si ce n'est plus. Il s'agit notamment des composés contenant du brome, comme le bromure de méthyle utilisé pour la culture des fruits. Le brome est en effet un agent 60 fois plus efficace que le chlore dans les processus de destruction catalytique de l'ozone. L'interdiction de l'utilisation du bromure de méthyle a suivi de peu cette prise de conscience et on commence à en voir les effets sur la quantité de brome présent dans la stratosphère.

Le résultat du Protocole de Montréal et de ses amendements successifs est maintenant tout à fait visible, comme on le voit dans la figure 5. Celle-ci représente l'évolution de la production et de la présence des substances destructrices d'ozone, de l'ozone total et du rayonnement ultraviolet depuis les années 70 jusqu'à 2100. La date de 1980 est indiquée comme correspondant au début de la mise en évidence expérimentale de la destruction de l'ozone.

a) Production des substances destructrices d'ozone (ODS) avant et après la signature du Protocole de Montréal en 1987. En noir les CFCs, en gris les HCFCs substituts qui ont été utilisés après 1987 et qui sont moins nocifs pour l'ozone que les CFCs.
b) Abondance effective des composés du chlore et du brome présents dans la stratosphère. L'incertitude est liée au délai entre l'émission de ces substances à la surface du sol et leur présence dans la stratosphère.
c) Evolution de la colonne d'ozone total en dehors des régions polaires (60°N-60°S). Les traits en noir représentent les mesures, les régions grises correspondant aux résultats des modèles. Les valeurs d'avant 1980 sont utilisées comme référence pour définir l'état non perturbé.
d) Evolution du rayonnement ultraviolet pour le soleil au zénith. En gris l'estimation à partir des modèles en réponse au changement de l'ozone. En hachuré, l'estimation prend en compte l'influence de modification dans la nébulosité et la présence d'aérosols sous l'effet du changement climatique.


 Figure  5 bis  (extraite du résumé du dernier rapport WMO-UNEP sur l'état de l'ozone). © Domaine public

On remarque sur la figure précédente que malgré les mesures prises, le problème de l'ozone n'a cependant pas disparu et persistera jusqu'au milieu du siècle. Cependant en 2006 on a constaté, pour la première fois depuis 30 ans, que l'ozone a cessé de diminuer à moyenne latitude. S'il est prématuré de pouvoir affirmer que son retour à l'état précédent est amorcé, étant donné les fluctuations et les incertitudes dans les mesures, on a toute raison de croire que la période de récupération a commencé. La poursuite de ce retour à l'état initial implique pour tous les pays le respect du Protocole de Montréal et de ses amendements.

L'observation d'un trou d'ozone très accentué en Antarctique en Septembre 2006 ne doit pas être considéré comme un signe alarmant, car on s'attend à observer d'une année à l'autre ce type de fluctuations d'origine météorologique. De toute façon, malgré les mesures prises, on ne verra en aucun cas un retour rapide à la situation préindustrielle. En effet d'une part, les composés chlorés et bromés restent dans l'atmosphère pendant plusieurs décennies, et malheureusement il existe encore des stocks très importants de ces produits qui sont encore utilisés illégalement dans certaines parties du monde, y compris dans les vieux frigidaires dont il convient de ne pas relacher le contenu dans l'atmosphère.  D'autre part, le changement climatique global subi par l'atmosphère, se traduisant notamment par le refroidissement de la stratosphère, pourrait avoir comme conséquence que l'on ne retourne jamais à l'état antérieur. Le trou d'ozone en Antarctique et les diminutions d'ozone au printemps arctique se manifesteront encore au-delà de la moitié du 21 ième siècle, avec une variabilité qui rend difficile une prédiction plus précise.


Figure 6 : Prévision de récupération de la couche d'ozone : valeurs observées entre 1980 et 2005 et prévision d'après les modèles.  Le panneau supérieur correspond aux latitudes moyennes, le panneau inférieur à l'antarctique. On voit que les valeurs d'ozone  précédant sa destruction par les CFCs ne se retrouveront que vers le milieu du siècle. © Domaine public

Etant donné que l'ozone atmosphérique absorbe l'ultraviolet solaire, toute diminution d'ozone (en dehors de toute autre modification de l'atmosphère) doit entraîner une augmentation de la pénétration du flux ultraviolet au niveau du sol dans une proportion à peu près équivalente. Les mesures confirment qu'il en est bien ainsi. Ces mesures sont délicates car d'autres facteurs, comme la pollution ou la nébulosité, peuvent également perturber la transmission du flux ultraviolet. Les augmentations de l'ultraviolet les plus évidentes ont été observées au voisinage des pôles. En effet lorsque la destruction d'ozone au-dessus du pôle Sud cesse avec la fin du printemps, les masses d'air au-dessus des régions voisines de l'Antarctique sont pauvres en ozone, et des régions comme le Sud de l'Argentine et du Chili et l'Australie sont alors soumises à des flux ultraviolet dangereux. Le même phénomène se produit mais plus faiblement sur l'Europe au printemps, et cette augmentation peut parfois être critique à haute altitude où il convient toujours de se protéger d'exposition trop longue au soleil. Le changement d'ozone étant minimum aux latitudes tropicales, l'augmentation du flux UV y est minimum ou nulle. Ailleurs, par exemple en France, l'augmentation est de l'ordre de 5% .


Figure  7: Changement du rayonnement ultraviolet UV-B à la surface entre 1979 et 1992. © Domaine public

Si cette diminution de l'épaisseur de la couche d'ozone, aux pôles comme aux moyennes latitudes, s'était amplifiée, le monde entier aurait été soumis aux mêmes effets. Une telle augmentation de l'ultraviolet aurait présenté pour l'ensemble de la planète des risques importants tant pour l'homme que pour les animaux (cancers de la peau, cataractes...),  pour les forêts et les cultures (diminution de la photosynthèse et baisse des rendements).