Couche d'ozone stratosphérique Couche d'ozone stratosphérique

et changement climatiqueet changement climatique

Contribution des mesures sous ballons à ces problèmes Contribution des mesures sous ballons à ces problèmes

LPC2E

Laboratoire de Physique et Chimiede l’Environnementet de l’Espace

O2+h 2OO+O2O3

NO2+h NO+OO+O2O3

=couche d’ozone

: O3

Formation et Destruction de l’ozone dans la stratosphèreFormation et Destruction de l’ozone dans la stratosphère

Production naturelle d'ozone à partir de O2 et rayons UV Soleil:

O2 + hc/ (UV) O + O

O + O2 + M O3 + M

O3 + hc (UV) O2 + O + chaleur

O + O3 O2 + O2

Ce seul système de réactions ne suffit pas: il conduirait à des valeurs trop grandes de O3

⇒ il faut considérer d’autres réactions de disparition de O3 :

X + O3 XO + O2 dues à des espèces « actives » X et XO.

Exemples de cycles de destruction de l’ozone par les espèces actives X & XO :

Cl + O3 ClO + O2

ClO + O Cl + O2

--------------------------------O3 + O 2 O2

Br + O3 BrO + O2

BrO + O Br + O2

--------------------------------O3 + O 2 O2

Formation et Destruction de l’ozone dans la stratosphèreFormation et Destruction de l’ozone dans la stratosphère

Diminution de la couche d’ozone stratosphériqueDiminution de la couche d’ozone stratosphérique

extrait de WMO (2003)

CFC (CFCl3, CF2Cl2) & CCl4 + hc/ Cl

Halons (CF2ClBr, CF3Br) & CH3Br + hc/ Br

Nuages Stratosphériques Polaires(Polar Stratospheric Clouds: PSC)

à environ 15-25 km alt

PSC

-Gaz carbonique (CO2): combustion énergies fossiles

-Méthane (CH4): -naturel: décomposition matière organique morte

végétale et animale,-anthropique: élevage de ruminants, rizière, fuites lors de l’extraction des combustibles fossiles, traitement des déchets, brûlage de biomasse

-Protoxyde d’azote ou oxyde nitreux (N2O): -décomposition matière organique morte végétale et animale,-agriculture (engrais azotés: nitrates…), -industrie agro-alimentaire (nourriture bétail) et

chimique (acide nitrique)

-CFC,HCFC,HFC,SF6: -aérosols extincteurs, -liquides réfrigérants des réfrigérateurs et climatiseurs

-Ozone (O3): produit par réactions des composés organiques volatils et des oxydes d’azote (NO,NO2)

Réchauffement climatique: les gaz à effet de serreRéchauffement climatique: les gaz à effet de serre

Responsabilité des Responsabilité des

gaz à effet de serre gaz à effet de serre

dans le dans le

réchauffementréchauffement

Gaz à effet de Serre CO2 H2O CH4 N2O CFC SF6

PRG relatif / CO2 1 0 25 300 15000-17000 23000

Potentiel de réchauffement global : PRG= {capacité à piéger la chaleur (rayon. IR) émise par la Terre} x {durée de vie atmosphérique}

Retour à l'équilibre de l'ozone stratosphérique prévu vers 2050Mais… environnement atmosphérique en pleine évolution : - réchauffement climatique en cours,- déforestation, pollutions et urbanisation croissantes (pays émergents: Chine, Inde, Brésil…). Impact sur la composition chimique et la température de la stratosphère, donc sur la couche d'ozone stratosphérique.

Inversement, le rôle de la stratosphère dans le réchauffement climatique n'est pas bien évalué : - quelles sont les contributions de l'ozone et autres gaz à effet de serre ? - comment le changement de dynamique stratosphérique se répercute sur la circulation des vents et la température à la surface terrestre ?

Ozone stratosphérique et changement climatique

Couche de transitionTropicale (TTL)

Transport verticalà grandeéchelle

Convection

Moyennes latitudes Zone intertropicale (équateur)

TROPOSPHERE

Subsidenceà grandeéchelle

Circulation à grande échelle

Pre

ssio

n (

hPa)

9 km

18 km

STRATOSPHERE

14 km

DYNAMIQUE DE L’ATMOSPHERE:DYNAMIQUE DE L’ATMOSPHERE:COUPE LATITUDE-ALTITUDECOUPE LATITUDE-ALTITUDE

TRES BASSE STRATO.

25 km

Rôle des mesures sous ballonsRôle des mesures sous ballons

Mesures in situ, détaillées, précises, et sensibles, pour des études particulières fondamentales.

Validation d'instruments satellitaires et références à long terme

Satellites opérationnels jusqu'en 2012, et après ?: 2013 : instruments sous ballon encore opérationnels Lien entre mesures satellites actuels et futurs