OZONE ATMOSPHÉRIQUE
L'ozone et l'effet de serre
Comme toute molécule faite de trois atomes ou plus, l'ozone absorbe du rayonnement infrarouge thermique, ce rayonnement – fait de photons peu énergétiques (E < 0,3 eV) – pouvant exciter différents modes de vibration et de rotation de la molécule. C'est cette absorption et rémission du rayonnement infrarouge thermique émis par la Terre qui constitue l'effet de serre par lequel la chaleur est piégée dans les basses couches de l'atmosphère. L'ozone de la troposphère y contribue, comme la vapeur d'eau et le CO2, malgré leur faible abondance. Les gaz majoritaires dans l'atmosphère, azote et oxygène, ont une structure bien trop simple pour pouvoir interagir efficacement avec les photons de l'infrarouge.
Les interactions de l'ozone avec les autres gaz compliquent encore le problème du renforcement de l'effet de serre. Bien qu'ils soient très rares, les CFC sont de puissants gaz à effet de serre, car ils absorbent dans la fenêtre infrarouge. Le CO2 est beaucoup moins efficace (par molécule ajoutée), parce que chaque absorption supplémentaire opère à une longueur d'onde où il y a déjà beaucoup d'absorption par le CO2 naturel. Faut-il donc considérer les CFC comme contribuant fortement à l'intensification de l'effet de serre ? La réponse est oui si l'on ne considère pas leur effet sur l'ozone. Cependant, les CFC détruisent l'ozone de la stratosphère, surtout près des pôles. Ainsi l'effet de serre additionnel dû aux CFC est à peu près compensé – en moyenne sur la planète, mais pas aux basses latitudes – par la réduction de l'effet de serre dû à l'ozone. Cela dit, la principale raison de l'arrêt de la production des CFC reste la protection de l'ozone stratosphérique, et ce n'est pas parce que leur effet net sur l'absorption infrarouge s'annule qu'on va recommencer à en fabriquer.
Les oxydes d'azote posent aussi des problèmes. La production de ces molécules par des réacteurs d'avion volant à certaines altitudes conduit à une augmentation de la concentration de l'ozone, donc à un renforcement de la contribution de l'ozone à l'effet de serre. Le problème est-il sérieux ? Comment faire évoluer ces réacteurs ? De manière générale, il faut tenir compte non seulement des émissions propres à la technologie, mais aussi de son efficacité énergétique. Si, pour éliminer les émissions d'oxydes d'azote, on augmente trop celles de CO2, le jeu pourrait ne pas en valoir la chandelle.
Puisque les molécules d'ozone agissent dans l'effet de serre, les modifications anthropiques des concentrations atmosphériques de l'ozone interviennent nécessairement dans les processus de changement climatique. En même temps, le changement climatique, qu'il soit naturel ou anthropique, ne peut manquer d'affecter les processus de destruction ou de formation de l'ozone, que ce soit dans la stratosphère ou dans la troposphère. Là où le nombre d'orages électriques augmente, la foudre plus fréquente produira davantage d'oxydes d'azote naturels précurseurs d'ozone troposphérique. Mais si l'humidité augmente près de la surface, cela pourra limiter l'augmentation de l'ozone pollution, voire la réduire. Cependant, une étude récente de l'Agence pour la protection de l'environnement (E.P.A., États-Unis) tend à montrer que, globalement, le changement climatique des prochaines décennies augmentera le risque d'épisodes de stagnation atmosphérique au cours de l'été et de pollution dangereuse par l'ozone (plus de 84 ppb d'ozone pendant plus de 8 heures) dans le nord-est et le centre des États-Unis, à moins que l'on ne renforce sensiblement les exigences de réduction des émissions anthropiques d'oxydes d'azote.[...]
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Écrit par
- Robert KANDEL : directeur de recherche honoraire du C.N.R.S., laboratoire de météorologie dynamique, École polytechnique, Palaiseau
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Formation et destruction de l'ozone stratosphérique
Encyclopædia Universalis France
Couche d'ozone
Planeta Actimedia S.A.© Encyclopædia Universalis France pour la version française.
Protubérance solaire
E. Gibson/ MPI/ Getty Images
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