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