Mesure d’ozone atmosphérique

Les mesures de l’ozone stratosphérique ont été l’un des premiers signe d‘un changement de climat produit par l’action de l‘homme. Ceci a eu pour conséquences une prise de conscience de la nécessiter de mettre en place à l’échelle mondiale des mesures de protection de la couche d’ozone (protocole de Montréal). Il est essentiel de poursuivre l’observation de l’ozone afin de s’assurer de l’effet des mesures prises.

L’Ozone atmosphérique: bénéfices et problèmes

La couche d'ozone se situe dans la stratosphère entre 10 et 40 km d'altitude. La forte concentration en ozone constitue une protection vitale contre le rayonnement ultra-violet du soleil pour toutes les formes de vie sur terre. En particulier, un fort rayonnement UV peut provoquer des cancers de la peau chez l'être humain. Près du sol par contre, des concentrations élevées d'ozone sont nocives pour l'homme et la nature car ce gaz est très réactif. Dans ce conditions, il affecte par exemple le système respiratoire des êtres humains et la croissance des plantes. Il apparaît donc que l’ozone, plus particulièrement la couche d’ozone est vitale pour

l’homme alors que l’ozone en tant que polluant pose un problème de santé publique.

Le problème de la diminution de la couche est-il résolu ?

Certainement pas et ceci pour diverses raisons énumérées ici :

  • la couche d’ozone n’est pas revenue à son état d’équilibre d’avant 1970 et plusieurs dizaines d’années seront probablement nécessaires pour la rétablir
  • le trou d'ozone au pôle Sud (Antarctique) apparaît encore chaque année
  • En 2011 est apparu pour la première fois un trou d’ozone sur le pôle Nord (Arctique)
  • « Changement de climat » et « Changement de la couche d’ozone » sont étroitement liés

Les conventions internationales interdisant l'utilisation à grande échelle des substances détruisant la couche d'ozone commencent à montrer leurs effets. A l’échelle régionale, les mesures prises pour diminuer la pollution dans la basse atmosphère montrent également un résultat positif.

Il est donc impératif de poursuivre la mesure et l’analyse de l’évolution de l’ozone dans les différentes couches de l’atmosphère.

 

Traditions Suisse de la mesure de l’ozone

 Mesure de la colonne total d’ozone

La Suisse possède une très longue tradition de mesures d’ozone dans la haute atmosphère. En effet, le Prof. P. Götz débuta les mesures depuis Arosa en 1926 déjà et ces mesures d'ozone se sont poursuivies là-bas jusqu'à ce jour. Cette série unique au monde permet d’étudier l'évolution de la couche d’ozone sur plus de 80 ans. Les données obtenues à l’aide de différents instruments en service à Arosa sont présentées dans la figure ci-dessous.

 

Cette très longue série de mesures montre la diminution de la couche d'ozone qui s'est produite entre les années 1970 et 1995. Le début de cette diminution correspond à l'augmentation massive des rejets dans l’atmosphère de substances (type CFC) détruisant la couche d'ozone. Depuis le milieu des années 90, la couche d'ozone s'est de nouveau stabilisée à une valeur inférieure à celle d’avant 1970.

Mesures du profil d'ozone

MétéoSuisse utilise différentes techniques de mesure du profil d’ozone qui permettent de couvrir différentes échelles spatio-temporelles résumées dans le tableau ci-dessous :

Type de mesure Fréquence Extension Résolution Série temporelle
Méthode Umkehr (Dobson, Brewer)

2 profils / jour
(si le soleil est visible)

10 - 50 km 5 - 7 km depuis 1957
Sondage ozone 3 profils / semaine 0 - 35 km 0,15 km depuis 1966
Radiométrie micro-onde 48 profils / jour 25 - 70 km 7 - 15 km depuis 2000

Légende: Vue d'ensemble des méthodes utilisées pour la mesure du profil d'ozone

A titre d’illustration des mesures de profils d’ozone, la série réalisée à l’aide des sonde d’ozone est présentée sur la figure ci-dessous. C’est à l’initiative du Prof. Dütsch de l'Ecole Polytechnique Fédérale de Zürich que ces mesures ont été introduites en Suisse à partir de 1966.

Mesure de l'ozone par ballon-sonde

C'est à l'initiative du Professeur Dütsch de l'Ecole Polytechnique Fédérale de Zurich que les mesures de l'ozone par une sonde emportée dans un ballon ont été introduites en Suisse à partir de 1966. Depuis 1968, elles sont effectuées à Payerne. Cette série ininterrompue de sondages permet de reconstituer l'évolution temporelle de la quantité d'ozone dans les différentes couches de l'atmosphère.

Ces mesures de profils d’ozone sont effectuées à midi le lundi, le mercredi et le vendredi en parallèle avec le sondage aérologique qui fournit les profils de pression, température, humidité et vent en cours d’ascension.

Analyse statistique des série de mesures d’ozone

Les différentes longues séries de mesures de MétéoSuisse permettent de calculer le changement relatif de la quantité d’ozone pour une période de 10 ans exprimé en « %/10 ans ». Les figures ci-dessous illustrent le résultat d’une telle analyse à différentes altitudes pour les sondage d’ozone. La première figure illustre le résultat de l’analyse de la période 1970 – 1995 et la seconde, celle de la période 1995 – 2012.

Au-dessus de 12 km d'altitude (stratosphère), les concentrations d'ozone ont diminué au cours de la première période et se sont stabilisées sur la deuxième. Au-dessous de 10 km (troposphère), la tendance inverse est observée.

 

Informations complémentaires