L’Ozone atmosphérique: avantages et problèmes 

La couche d'ozone stratosphérique se situe entre 10 et 40 km d'altitude. La forte concentration d'ozone absorbe presque entièrement les rayons UV nocifs du soleil et est donc vitale pour la protection de la vie sur Terre. Par exemple, une exposition excessive de la peau aux rayons ultraviolets (indice UV élevé) peut provoquer un cancer de la peau chez l’être humain. Les concentrations élevées d'ozone au niveau du sol sont nocives pour l’être humain et la nature, car ce gaz est extrêmement réactif. Cela peut entraîner des problèmes respiratoires chez l’être humain et nuire à la croissance des plantes.

Le problème de la diminution de la couche d’ozone est-il résolu ? 

La réponse à cette question est toujours NON. Les raisons en sont les suivantes :

• La couche d'ozone ne s'est pas encore complètement rétablie. Elle n'a pas encore retrouvé son niveau d'avant 1970, et il faudra probablement plusieurs décennies supplémentaires pour qu'elle atteigne ce niveau.
• Le trou de la couche d'ozone au pôle Sud (Antarctique) est un phénomène qui se répète chaque année.
• Un trou d'ozone a été observé pour la première fois au pôle Nord (Arctique) en 2011.
• Les deux questions du « changement climatique » et de « l'altération de la couche d'ozone » sont étroitement liées.

Le Protocole de Montréal, adopté en 1986, fonctionne très bien : il est considéré comme le traité environnemental le plus réussi de l'histoire. La couche d'ozone se reconstitue, mais reste menacée, notamment en raison de l'émergence de nouvelles préoccupations.

Événements naturels : les éruptions volcaniques, telles que celle du Hunga Tonga-Hunga Ha'apai en 2022, sont susceptibles de provoquer une réduction des concentrations d'ozone en injectant du SO2 ou de la vapeur d'eau dans la stratosphère.

Feux de forêt : les tourbillons chargés de fumée résultant des feux de forêt transportent des aérosols dans la stratosphère, ce qui entraîne à la fois un appauvrissement et un épaississement de la couche d'ozone.

Émissions anthropogéniques : les émissions de substances chlorées anthropogéniques à très courte durée de vie et de bromure de méthyle continuent d'augmenter et contribuent à l'appauvrissement de la couche d'ozone. Des émissions inattendues de CFC-11 ont été signalées entre 2012 et 2018.

Interactions avec le changement climatique : l'augmentation des gaz à effet de serre provoque un refroidissement de la stratosphère et ralentit la circulation de Brewer-Dobson, tandis que la reconstitution de l'ozone tend à réchauffer la stratosphère et à renforcer cette circulation. Le refroidissement de la stratosphère et l'accélération de la circulation sont les effets dominants.

Il est donc essentiel de mesurer et d'analyser l'évolution de l'ozone dans les différentes couches de l'atmosphère.

Les mesures d’ozone sont une tradition suisse 

Mesure de la colonne totale d’ozone

La Suisse mesure depuis longtemps l'ozone dans la haute atmosphère. Dès 1926, le professeur P. Götz a commencé à mesurer les niveaux d'ozone à Arosa, sur le toit de sa maison « Haus Firnelicht », et ces mesures se sont poursuivies presque sans interruption depuis lors. Cette série de mesures unique au monde permet d'étudier l'évolution de la couche d'ozone sur une très longue période.

La figure ci-dessous montre clairement l'appauvrissement de la couche d'ozone à la station de mesure d'Arosa entre 1970 et 1990. Cet appauvrissement est lié à l'utilisation de substances appauvrissant la couche d'ozone (CFC). Il a été suivi d'une période de stabilisation et d'un retour progressif aux valeurs antérieures à 1970.

Mesures du profil d'ozone 

La concentration d'ozone varie avec l'altitude, tout comme son évolution. La surveillance du profil d’ozone est essentielle car elle permet de détecter rapidement toute reprise ou tout déclin des niveaux d'ozone.

En dehors des régions polaires, les observations et les modèles s'accordent à dire que l'ozone dans la haute stratosphère se reconstitue à un rythme de 2 à 5 % par décennie. En revanche, l'ozone dans la basse stratosphère ne montre aucun signe de reconstitution. Les modèles simulent une légère augmentation de l'ozone dans la basse stratosphère aux latitudes moyennes des deux hémisphères, ce qui n'est pas vérifié par les observations.

MétéoSuisse mesure le profil vertical d’ozone à l'aide de différentes techniques depuis le sol. Les sondes d’ozone attachées à des ballons permettent de mesurer la teneur en ozone de l'atmosphère depuis le sol jusqu'à 35 km d'altitude. Elles sont utilisées à Payerne depuis 1966. Cette série temporelle ininterrompue nous aide à suivre l'évolution de la teneur en ozone de la troposphère et de la stratosphère.
Depuis 1956, les profils d'ozone sont mesurés deux fois par jour à l'aide de spectrophotomètres Dobson et Brewer (méthode Umkehr). Il s'agit de la plus longue série temporelle Umkehr au monde. Depuis 2000, le radiomètre micro-ondes SOMORA (Stratospheric Ozone Monitoring Radiometer) mesure le rapport de mélange de l'ozone de la stratosphère à la basse mésosphère.