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Cette année, une série de mesures atmosphériques fête ses 100 ans ! La plus longue série continue au monde de mesures de la colonne totale d’ozone - la quantité d'ozone présente dans la stratosphère et troposphère au-dessus d'un point. Un siècle de données collectées sans interruption majeure, de 1926 jusqu'à aujourd'hui, qui fait de la Suisse un site de référence absolument unique à l'échelle mondiale. Une mesure qui a traversé les époques et les générations, détaillé dans le blog d’aujourd’hui.
Qu'est-ce que l'ozone ? L'ozone est un gaz incolore à bleuâtre. L'ozone a de multiples facettes : présent dans la stratosphère, il protège les êtres vivants sur Terre contre les rayons ultraviolets dangereux du soleil. Cependant, à forte concentration au niveau du sol, l'ozone est très nocif pour l'homme et la nature. Il peut provoquer des problèmes respiratoires chez l'homme et freiner la croissance des plantes. Pour ces différentes raisons, il est important de le mesurer.
Pourquoi en Suisse ?
Si cette mesure d’ozone a commencé en Suisse, il faut remonter quelques années avant 1926. Au début du XXe siècle, la tuberculose est l'une des grandes causes de mortalité en Europe. Arosa et Davos vivent de leurs sanatoriums, des établissements où le climat alpin, son air pur et son ensoleillement, était réputé favoriser la guérison des malades. Ces lieux attirent des patients venus de tout le continent et constituent le cœur économique de ces communes.
En 1921, la commune d'Arosa engage le physicien F.W. Paul Götz pour étudier scientifiquement le rayonnement solaire et le climat alpin, dans l'espoir de mieux comprendre les effets de l'altitude et du rayonnement ultraviolet sur la santé. Götz pose donc ses valises à Arosa et débute de multiples mesures depuis le toit du Sanatorium Arosa. Ce n'est toutefois pas encore le début de la mesure d'ozone puisqu’il y mesure d'abord le rayonnement solaire direct et les UV-B.
La célébration aura lieu à Davos le samedi 25 juillet 2026. Une présentation publique intitulée « Die weltweit längste Ozonmessreihe und ihre Bedeutung bis heute » aura lieu à 19h, suivie d'un apéro garni. Venez fêter avec nous ! Toutes les informations sont sur cette page.
1926 : les premières mesures
Quelques années plus tard, Götz fait construire sa propre maison à Arosa, la Villa « Firnelicht », avec un observatoire aménagé sur le toit. C'est là qu'il installe ses instruments et élargit ses recherches à la mesure de la colonne totale d’ozone.
Paul Götz entre en contact avec le physicien britannique Gordon Dobson, de l'Université d'Oxford. Dobson a développé un spectrophotomètre, un instrument qui mesure la manière dont l'atmosphère absorbe la lumière solaire selon les longueurs d'onde, permettant d'en déduire la quantité d'ozone présente. Il met l'un de ses appareils à la disposition de Götz. Le 23 juillet 1926 débutent ainsi les premières mesures d'ozone total à Arosa. Les deux hommes travaillent ensemble et cette collaboration contribue à faire du spectrophotomètre Dobson la référence mondiale pour la mesure de l'ozone total, un instrument qui, perfectionné au fil des décennies, est encore utilisé aujourd'hui.
Une série qui a frôlé l'arrêt, plusieurs fois
L'institut de Götz fonctionne avec des financements modestes et la mesure d'ozone est particulièrement menacée au début de la Seconde Guerre mondiale, où l'avenir de l'institut est incertain. Néanmoins, les mesures perdurent depuis la Villa « Firnelicht ». L'essor des antibiotiques rend les sanatoriums moins attrayants, mais les intérêts scientifiques de la mesure d'ozone évoluent. L'ozone stratosphérique devient un indicateur atmosphérique pour améliorer les prévisions météorologiques. La continuité des mesures devient à nouveau incertaine à la mort de Götz en 1954.
Son ancienne étudiante Gertrud Perl prend le relais jusqu'en 1962 et effectue les mesures non plus depuis la villa du défunt Götz, mais depuis le Sanatorium « Florentinum ».
À partir de 1962, Hans Ulrich Dütsch, ancien doctorant de Götz et professeur à l'ETH Zürich, prend en main le programme. La mesure d'ozone devient centrale pour la question de l'appauvrissement de la couche d’ozone dans l’atmosphère à partir des années 1970. Durant cette période, les instruments Dobson sont déplacés en 1973 vers la Maison « Steinbruch », toujours à Arosa. À la retraite de Dütsch en 1985, la situation est à nouveau fragile.
La mesure se modernise, la série continue
MétéoSuisse assume la responsabilité opérationnelle des mesures dès 1988, en étroite collaboration avec l'ETHZ. La méthode reste la même depuis Götz : analyser le rayonnement solaire filtré par l'atmosphère. Mais les instruments, eux, ont évolué.
Le spectrophotomètre Brewer, plus récent et automatique, est introduit à Arosa en 1988. Les instruments Dobson sont semi-automatisés autour de 1990. Entre 2011 et 2019, les mesures sont progressivement transférées d'Arosa au « Physikalisch-Meteorologischen Observation Davos » (PMOD/WRC), période durant laquelle les instruments Dobson sont entièrement automatisés. Ce déplacement est nécessaire pour garantir la continuité des mesures. Aujourd'hui, trois spectrophotomètres Dobson et trois spectrophotomètres Brewer mesurent en continu, opérés conjointement par MétéoSuisse et le PMOD/WRC. La série ne s'interrompt pas. Elle s'adapte.
Pourquoi cent ans de données, cela compte
Détecter une tendance dans l'évolution de l'ozone atmosphérique demande du temps, beaucoup de temps. Une série de seulement quelques années ne suffit pas à distinguer une tendance réelle des variations naturelles. Cent ans de données homogènes, collectées avec les mêmes méthodes et instruments de référence, permettent d'identifier des tendances avec une fiabilité qu'aucune série plus courte ne peut offrir.
Les mesures de l'ozone stratosphérique effectuées sur une période de 100 ans montrent les premiers signes d'un changement climatique dû aux activités humaines. En particulier l’appauvrissement de la couche d’ozone. Cela a conduit à la prise de conscience de la nécessité de prendre des mesures à l'échelle mondiale pour protéger la couche d'ozone. Le Protocole de Montréal a été adopté en 1987. Il oblige les États signataires à éliminer progressivement la production et l'utilisation de substances appauvrissant la couche d'ozone, telles que les chlorofluorocarbures (CFC). Il est considéré comme l'un des accords internationaux sur l'environnement les plus réussis et a largement contribué à la lente reconstitution de la couche d'ozone depuis les années 2000.
Il est nécessaire d'établir une référence « normale » pour quantifier clairement le déclin de l’ozone totale. La série d'Arosa, dont la normale de référence couvre les années 1926 à 1970, est l'une des bases les plus solides disponibles à cet effet, et la baisse de concentration y est aisément visible. Elle contribue notamment à poser les bases scientifiques qui mèneront au Protocole de Montréal. Aujourd'hui encore, elle reste indispensable pour suivre l'évolution de l'ozone et mesurer les effets de ce traité sur le rétablissement de la couche d'ozone.