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Relation entre le changement climatique et le problème de l’ozone

Dossier - Le climat et la couche d'ozone
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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
 

Ces deux sujets sont très fréquemment confondus, alors que, comme il vient d'être montré la diminution d'ozone stratosphérique relève d'un problème tout à fait distinct de celui du changement climatique.

Ils diffèrent à la fois quant à leurs causes et quant à leurs conséquences. En effet le changement climatique est la conséquence de l'augmentation des gaz à effet de serre, tandis que la diminution de l'ozone provient de la présence dans la stratosphère d'espèces chlorées, bromées et nitrées qui ne sont pas à priori des gaz à effet de serre. Les conséquences du premier concernent le changement de la température de surface, du régime de précipitations et de l'occurrence d'évènements extrêmes. La conséquence du second est tout d'abord l'augmentation du flux ultraviolet solaire au niveau du sol. Il apparaît donc difficile de confondre les deux problèmes. Cependant la complexité des interactions atmosphériques est telle que des influences mutuelles sont inévitables entre les deux phénomènes.

Voyons d'abord les impacts directs des changements de la stratosphère sur le climat. D'une part l'ozone est un GES. Sa diminution entraîne une diminution du forçage radiatif de l'atmosphère du fait de la diminution de l'absorption UV dans une atmosphère appauvrie en ozone dans la stratosphère. Cet effet est maximum si le changement de concentration se situe au voisinage de la tropopauseLa diminution d'ozone stratosphérique depuis le début de l'ère industrielle représente ainsi une diminution de l'ordre de 5 % du forçage radiatif dû à l'augmentation des autres GES. En sens inverse, le retour à la situation précédente de l'ozone stratosphérique correspondra à une augmentation du forçage radiatif. D'autre part les CFC et la plupart des substituts mis au point pour les remplacer sont des puissants gaz à effet de serre. Globalement ils sont responsables d'environ 13% de l'effet de serre additionnel dû à l'ensemble des gaz à effet de serre depuis le début du 20ièm siècle Le contrôle de leur production est donc essentiel pour la surveillance des changements climatiques et s'inscrit alors dans le contexte de la Convention relevant du Climat.


Figure 8 : Responsabilité des différents gaz à effet de serre dans le changement climatique/ : On voit dans cette figure que les gaz Halogènes , tant ceux qui jouent un rôle dans la destruction de l'ozone et les substituts mis en place pour obéir aux régulations, représentent environ 13% des gaz à effet de serre, dont le plus important est le dioxyde de carbone CO2. © Domaine public

Il est d'ailleurs fort intéressant de voir comment l'application du Protocole de Montréal a servi à lutter contre le réchauffement climatique. Une étude récente montre que les interdits portant sur les substances destructrices d'ozone (SDO) ont fait plus pour satisfaire les objectifs du Protocole de Kyoto que les réductions d'émission de gaz à effet de serre (GES) jusqu'à ce jour. En effet, les plus utilisées des SDO dans les années 1980 étaient les CFCs qui sont de puissants GES et ont une longue durée de vie. Si leur croissance avait continué au rythme des années 70, ils auraient eu à long terme sur le réchauffement de la planète un effet considérable. Grâce au Protocole de Montréal, mis en place en 1987, ceux-ci ont été interdits et leur présence dans l'atmosphère a diminué depuis cette date, comme le montre très bien la figure 9. Les substances de remplacement développés et utilisés depuis 1987 doivent donc satisfaire 2 critères : ne pas être des ODS et ne pas être des GES. D'où les résultats relativement satisfaisant aujourd'hui quant à leur rôle comparé à celui du CO2.


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Figure 9a : Quantité relative des différentes substances destructrices d’ozone en fonction du temps. On voit clairement leur diminution depuis la ratification du Protocole de Montréal en 1987. Celle des CFC, des halons et HCFC avaient déjà commencé comme le montre la figure 9b
Figure 9b : Comparaison du Potentiel d’Echauffement Global du CO2 (trait rouge) et des SDO (trait noir). En vert ce qui serait arrivé si Molina et Rowland* n’avaient pas émis de craintes dès 1970, et en bleu s’il n’y avait eu le Protocole de Montréal.
Figure 9c : Forçages radiatifs comparés du CO2 et des SDO.

Outre le rôle sur le climat des GES que sont l'ozone, les CFC et leurs substituts, le changement climatique lui-même exerce des effets sur la stratosphère ; en effet on assiste actuellement à un refroidissement de la stratosphère, conséquence de la diminution d'ozone et de l'augmentation des GES, et qui est déjà observé à nos latitudes (environ 1°K/dec à 25 km, 2°K/dec à 50 km). Les modèles les plus récents montrent que ce refroidissement va ralentir le retour de l'ozone à la normale qui ne devrait pas avoir lieu avant un demi-siècle.