NASA projections of stratospheric ozone concentrations if chlorofluorocarbons had not been banned.
The ozone layer can be depleted by free radical catalysts, including nitric oxide (NO), nitrous oxide (N2O), hydroxyl (OH), atomic chlorine (Cl), and atomic bromine (Br)., Bien qu’il existe des sources naturelles pour toutes ces espèces, les concentrations de chlore et de brome ont considérablement augmenté au cours des dernières décennies en raison de la libération de grandes quantités de composés organohalogénés artificiels, en particulier les chlorofluorocarbures (CFC) et les bromofluorocarbures. Ces composés hautement stables sont capables de survivre à la montée vers la stratosphère, où les radicaux Cl et Br sont libérés par l’action de la lumière ultraviolette. Chaque radical est alors libre d’initier et de catalyser une réaction en chaîne capable de décomposer plus de 100 000 molécules d’ozone., En 2009, le protoxyde d’azote était la plus grande substance appauvrissant la couche d’ozone (SACO) émise par les activités humaines.
Les niveaux d’ozone atmosphérique mesurés par satellite montrent des variations saisonnières claires et semblent vérifier leur déclin au fil du temps.
La dégradation de l’ozone dans la stratosphère réduit l’absorption du rayonnement ultraviolet. Par conséquent, le rayonnement ultraviolet non absorbé et dangereux peut atteindre la surface de la Terre à une intensité plus élevée., Depuis la fin des années 1970, les niveaux d’ozone ont chuté d’environ 4% en moyenne dans le monde. Pour environ 5% de la surface de la Terre, autour des pôles nord et sud, des déclins saisonniers beaucoup plus importants ont été observés et sont décrits comme des « trous d’ozone ». La découverte de l’appauvrissement annuel de l’ozone au-dessus de l’Antarctique a été annoncée pour la première fois par Joe Farman, Brian Gardiner et Jonathan Shanklin, dans un article paru dans Nature le 16 mai 1985.,
Réglementation
Pour soutenir les tentatives de réglementation réussies, le cas de l’ozone a été communiqué à des profanes « avec des métaphores de transition faciles à comprendre dérivées de la culture populaire » et liées aux « risques immédiats ayant une pertinence quotidienne ». Les métaphores spécifiques utilisées dans la discussion (bouclier d’ozone, trou d’ozone) se sont révélées très utiles et, par rapport au changement climatique mondial, le cas de l’ozone était beaucoup plus considéré comme une « question brûlante » et un risque imminent., Les laïcs étaient prudents quant à l’épuisement de la couche d’ozone et aux risques de cancer de la peau.
En 1978, les États-Unis, le Canada et la Norvège ont interdit les aérosols contenant des CFC qui endommagent la couche d’ozone. La Communauté européenne a rejeté une proposition analogue de faire de même. Aux États-Unis, les chlorofluorocarbones ont continué à être utilisés dans d’autres applications, telles que la réfrigération et le nettoyage industriel, jusqu’à la découverte du trou dans la couche d’ozone de l’Antarctique en 1985., Après négociation d’un traité international (le Protocole de Montréal), la production de CFC a été plafonnée aux niveaux de 1986 avec des engagements de réduction à long terme. Cela a permis une mise en œuvre progressive de dix ans pour les pays en développement (identifiés à l’article 5 du protocole). Depuis lors, le traité a été modifié pour interdire la production de CFC après 1995 dans les pays développés, puis dans les pays en développement. Aujourd’hui, tous les 197 pays du monde ont signé le traité. À compter du 1er janvier 1996, seuls les CFC recyclés et stockés pouvaient être utilisés dans des pays développés comme les États-Unis., Cette élimination progressive de la production a été possible grâce aux efforts déployés pour s’assurer qu’il y aurait des produits chimiques et des technologies de substitution pour toutes les utilisations des substances appauvrissant la couche d’ozone.
Le 2 août 2003, les scientifiques ont annoncé que l’appauvrissement mondial de la couche d’ozone pourrait ralentir en raison de la réglementation internationale des substances appauvrissant la couche d’ozone. Dans une étude organisée par l’American Geophysical Union, trois satellites et trois stations au sol ont confirmé que le taux d’appauvrissement de la couche d’ozone dans la haute atmosphère avait considérablement ralenti au cours de la décennie précédente., On peut s’attendre à ce que certaines pannes se poursuivent à cause des ODSS utilisés par des nations qui ne les ont pas interdits, et à cause des gaz qui se trouvent déjà dans la stratosphère. Certains SDO, y compris les CFC, ont une très longue durée de vie atmosphérique, allant de 50 à plus de 100 ans. On estime que la couche d’ozone retrouvera ses niveaux de 1980 vers le milieu du 21e siècle. Une tendance progressive à la « guérison » a été signalée en 2016.
Des composés contenant des liaisons C–H (tels que les hydrochlorofluorocarbones ou les HCFC) ont été conçus pour remplacer les CFC dans certaines applications., Ces composés de remplacement sont plus réactifs et moins susceptibles de survivre assez longtemps dans l’atmosphère pour atteindre la stratosphère où ils pourraient affecter la couche d’ozone. Bien qu’ils soient moins dommageables que les CFC, les HCFC peuvent avoir un impact négatif sur la couche d’ozone, de sorte qu’ils sont également éliminés progressivement. Ceux-ci à leur tour sont remplacés par des hydrofluorocarbures (HFC) et d’autres composés qui ne détruisent pas du tout l’ozone stratosphérique.
Les effets résiduels de l’accumulation de CFC dans l’atmosphère entraînent un gradient de concentration entre l’atmosphère et l’océan., Ce composé organohalogène est capable de se dissoudre dans les eaux de surface de l’océan et peut agir comme un traceur dépendant du temps. Ce traceur aide les scientifiques à étudier la circulation océanique en traçant les voies biologiques, physiques et chimiques
Implications pour l’astronomie
Comme l’ozone dans l’atmosphère empêche la plupart des rayonnements ultraviolets énergétiques d’atteindre la surface de la Terre, les données astronomiques dans ces longueurs d’onde doivent être recueillies à partir de satellites, La plupart de la lumière des jeunes étoiles chaudes est dans l’ultraviolet et donc l’étude de ces longueurs d’onde est importante pour étudier les origines des galaxies. Le Galaxy Evolution Explorer, GALEX, est un télescope spatial en orbite ultraviolette lancé le 28 avril 2003, qui a fonctionné jusqu’au début de 2012.
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Cette image GALEX de la nébuleuse de la Boucle de Cygnus n’aurait pas pu être prise depuis la surface de la Terre car la couche d’ozone bloque le rayonnement ultraviolet émis par la nébuleuse.