Chaque automne, les médias évoquent le « trou dans la couche d’ozone ». L’expression est devenue familière, presque routinière. Pourtant, derrière ce phénomène se cache une histoire environnementale unique : la première crise atmosphérique mondiale sur laquelle l’humanité a réellement infléchi la trajectoire… et dont le suivi reste crucial.
Où en est aujourd’hui l’épaisseur de la couche d’ozone ? Est-elle vraiment « sauvée » ? Comment la surveille-t-on et que nous apprend cette expérience pour la protection de l’atmosphère, au-delà du seul cas de l’ozone ?
Épaisseur de la couche d’ozone : de quoi parle-t-on exactement ?
Quand on parle d’« épaisseur de la couche d’ozone », on ne décrit pas une sorte de paroi bleue au-dessus de nos têtes. On parle en réalité de la quantité d’ozone (O3) contenue dans toute la colonne d’air au-dessus d’un point donné de la Terre.
Pour la mesurer, on utilise une unité spécifique : l’Unité Dobson (UD). Une couche de 300 UD correspondrait, si l’on comprimait tout l’ozone de la colonne atmosphérique au niveau du sol, à une couche d’environ 3 mm d’épaisseur. C’est très peu, et pourtant essentiel : cet ozone stratosphérique (entre 15 et 35 km d’altitude) absorbe la majorité des rayons ultraviolets (UV-B) du Soleil, nocifs pour l’ADN des êtres vivants.
À l’échelle planétaire, avant l’ère des polluants chimiques responsables de son appauvrissement, la valeur moyenne de la couche d’ozone se situait autour de 280–300 UD, avec :
- des valeurs plus élevées aux latitudes moyennes (environ 300–350 UD) ;
- des valeurs plus faibles dans les régions tropicales (environ 250 UD) ;
- des variations saisonnières naturelles importantes.
C’est par rapport à ce « niveau de référence » que l’on évalue l’amincissement ou la reconstitution de la couche d’ozone.
Un rapide retour en arrière : comment le « trou » s’est formé
Dans les années 1970–1980, plusieurs équipes de chercheurs alertent sur le rôle destructeur de certains composés chimiques sur l’ozone stratosphérique : les CFC (chlorofluorocarbures), les halons, et d’autres substances contenant du chlore ou du brome, utilisées massivement dans :
- les réfrigérateurs et climatiseurs ;
- les aérosols (propulseurs) ;
- certains solvants industriels ;
- les mousses isolantes.
Ces molécules sont très stables dans la troposphère. Elles montent donc progressivement jusqu’à la stratosphère, où le rayonnement UV les casse et libère des atomes de chlore ou de brome. Un seul atome de chlore peut détruire jusqu’à plusieurs dizaines de milliers de molécules d’ozone via des réactions en chaîne.
Le « trou dans la couche d’ozone » au-dessus de l’Antarctique est mis en évidence dans les années 1980 par des mesures au sol, puis confirmé par les satellites. Dans cette région, au printemps austral (septembre–octobre), la quantité d’ozone chute de plus de 50 % par rapport aux valeurs normales, passant souvent sous 220 UD, seuil utilisé pour définir le « trou ».
Face à ces preuves, un accord international sans précédent est signé en 1987 : le Protocole de Montréal, qui organise la réduction puis l’interdiction progressive des substances destructrices de l’ozone (SDO). Cet accord sera renforcé plusieurs fois, avec un succès rare dans l’histoire des négociations environnementales.
État actuel de la couche d’ozone : où en est-on vraiment ?
Selon le dernier rapport conjoint Programme des Nations Unies pour l’Environnement (PNUE) / Organisation Météorologique Mondiale (OMM), publié en 2022–2023, la tendance globale est claire : la couche d’ozone est en voie de reconstitution, mais elle n’est pas encore revenue à son niveau pré-1980.
Les points clés tirés de ce rapport sont les suivants :
- À l’échelle mondiale, la couche d’ozone s’est épaissie d’environ 1 à 3 % depuis le minimum des années 1990–2000.
- Aux latitudes moyennes (Europe, Amérique du Nord, grande partie de l’Asie), l’ozone stratosphérique a déjà récupéré une bonne partie des pertes, sans toutefois retrouver exactement les niveaux d’avant 1980.
- En Arctique, la situation est plus variable, avec de fortes fluctuations selon les hivers. Certains hivers très froids en stratosphère (comme 2011 ou 2020) entraînent des épisodes d’appauvrissement marqués.
- En Antarctique, le « trou » reste présent chaque printemps austral, mais sa taille moyenne et sa profondeur tendent, sur plusieurs décennies, à diminuer lentement.
Les scientifiques projettent, si les engagements de Montréal sont respectés :
- un retour aux niveaux d’ozone de 1980 vers 2040 pour la quasi-totalité du globe ;
- vers 2045 pour l’Arctique ;
- et vers 2066 pour l’Antarctique, plus lent à se rétablir.
En d’autres termes, l’épaississement global est engagé, mais le système atmosphérique a une inertie importante. Les CFC émis il y a plusieurs décennies restent présents et actifs dans la stratosphère pendant 50 à 100 ans.
Comment surveille-t-on l’épaisseur de la couche d’ozone ?
Contrairement aux gestes de tri ou à la consommation d’énergie, la couche d’ozone est un indicateur que nous ne pouvons pas « voir » directement. Sa surveillance repose sur plusieurs types de mesures qui se complètent.
1. Les satellites
Des instruments embarqués à bord de satellites (NASA, ESA, agences japonaises, etc.) mesurent la quantité d’ozone en observant la façon dont l’atmosphère absorbe certaines longueurs d’onde de la lumière. On peut citer par exemple :
- les anciens capteurs TOMS (Total Ozone Mapping Spectrometer) ;
- les instruments OMI (Ozone Monitoring Instrument) et OMPS ;
- les capteurs européens GOME, SCIAMACHY, puis TROPOMI.
Ils fournissent des cartes quotidiennes de l’ozone total, et permettent de suivre en temps quasi réel l’étendue et la profondeur du trou antarctique.
2. Les réseaux au sol
Des spectrophotomètres (comme le célèbre spectrophotomètre Dobson, ou son successeur, l’instrument Brewer) mesurent l’ozone en observant le Soleil ou la lumière diffusée par le ciel. Ces stations, réparties dans le monde, constituent des séries longues de données, essentielles pour vérifier les mesures satellites.
3. Les ballons-sondes et les mesures in situ
Des sondes embarquées sur des ballons météorologiques mesurent les profils verticaux d’ozone, c’est-à-dire sa concentration en fonction de l’altitude. Cela aide à distinguer les variations dans la stratosphère de celles dans la troposphère (où l’ozone est un polluant).
4. Les modèles numériques
Les données d’observation sont intégrées dans des modèles de chimie atmosphérique. Ceux-ci simulent les réactions chimiques, les mouvements de masses d’air, et permettent de :
- comprendre les mécanismes d’appauvrissement et de reconstitution ;
- tester des scénarios (par exemple : que se serait-il passé sans le Protocole de Montréal ?) ;
- prévoir l’évolution de l’ozone dans les années à venir.
Les rapports d’évaluation de l’OMM et du PNUE reposent sur ce croisement permanent entre observations directes et simulations.
Une bonne nouvelle… mais sous conditions
Le Protocole de Montréal est souvent présenté comme un succès de la diplomatie environnementale. C’est justifié : sans cet accord, plusieurs études estiment que nous aurions aujourd’hui une chute beaucoup plus importante de l’ozone, avec des augmentations de l’irradiance UV pouvant atteindre 100 % dans certaines régions d’ici le milieu du siècle.
Mais ce succès repose sur des conditions strictes :
- les émissions de substances destructrices de l’ozone doivent réellement baisser, partout ;
- les remplaçants ne doivent pas créer de nouveaux problèmes majeurs ;
- les systèmes de surveillance et de contrôle doivent rester opérationnels à long terme.
Or, plusieurs signaux montrent que la vigilance reste nécessaire :
Des émissions résiduelles et parfois illégales
Des études publiées après 2018 ont mis en évidence une augmentation inattendue des émissions de CFC-11, un gaz pourtant interdit. L’analyse atmosphérique a permis de localiser une partie de ces émissions en Asie de l’Est, liées à des utilisations industrielles non conformes. Après alerte, les autorités concernées ont pris des mesures, et le signal semble en décroissance. Cet épisode illustre toutefois la fragilité du système : un relâchement des contrôles peut ralentir la reconstitution de la couche d’ozone.
Les gaz de remplacement et le climat
Les CFC ont d’abord été remplacés par des HCFC (hydrochlorofluorocarbures), puis par des HFC (hydrofluorocarbures) dans les climatisations et les réfrigérateurs. Ces molécules n’endommagent pratiquement pas l’ozone, mais certaines ont un pouvoir de réchauffement global très élevé (plusieurs milliers de fois celui du CO2 sur 100 ans).
Résultat : le problème ozone a été en partie déplacé vers le problème climat. Pour y répondre, un amendement au Protocole de Montréal, l’« Amendement de Kigali » (2016), prévoit la réduction progressive de la production et de la consommation de HFC. Nous sommes donc face à un enchaînement de transitions technologiques : CFC → HCFC → HFC → fluides à faible pouvoir de réchauffement (HFO, CO2, propane, etc.).
Ozone, climat et pollutions : un système atmosphérique interconnecté
La couche d’ozone ne vit pas dans une « bulle » séparée des autres enjeux atmosphériques. Les changements climatiques, la pollution de l’air et l’ozone stratosphérique interagissent.
1. Le climat modifie la chimie de l’ozone
Le réchauffement de la troposphère s’accompagne d’un refroidissement de la stratosphère supérieure, en partie lié à l’augmentation des gaz à effet de serre. Or, la température de la stratosphère influence fortement :
- la formation des nuages stratosphériques polaires (sur lesquels se produisent les réactions destructrices d’ozone) ;
- la vitesse des réactions chimiques ;
- la circulation générale de la stratosphère (transport de l’ozone des tropiques vers les pôles).
Cela signifie que, même avec des émissions de CFC en baisse, le changement climatique peut moduler la vitesse de reconstitution de l’ozone et la forme géographique de cette reconstitution.
2. Ozone stratosphérique vs ozone troposphérique
Il est essentiel de distinguer deux « types » d’ozone :
- dans la stratosphère, l’ozone est protecteur : il filtre les UV ;
- dans la troposphère (près du sol), l’ozone est un polluant irritant pour les voies respiratoires, formé à partir d’oxydes d’azote (NOx) et de composés organiques volatils (COV) sous l’action du soleil.
Ces deux couches communiquent peu à court terme, mais les changements de circulation atmosphérique liés au climat peuvent influencer les échanges troposphère–stratosphère et donc, indirectement, la répartition des deux types d’ozone.
3. Ozone et biodiversité
Une augmentation des UV-B liée à un appauvrissement de l’ozone stratosphérique peut affecter :
- la productivité du phytoplancton, base de nombreuses chaînes alimentaires marines ;
- la croissance de certaines plantes cultivées et forêts ;
- la santé des animaux (yeux, peau, système immunitaire).
À l’inverse, une augmentation de l’ozone troposphérique est également néfaste pour la végétation, en altérant les feuilles et en réduisant la photosynthèse. La protection atmosphérique ne se résume donc pas à un indicateur unique, mais à un ensemble de paramètres à surveiller conjointement.
Ce que cette histoire nous apprend pour les autres enjeux atmosphériques
Le cas de la couche d’ozone est souvent cité comme « modèle » de réussite. Il est effectivement instructif pour d’autres crises, comme le changement climatique ou la pollution de l’air.
Quelques enseignements clés peuvent être tirés :
- Les preuves scientifiques sont décisives… si elles sont robustes : la mise en évidence du lien entre CFC et destruction de l’ozone repose sur des décennies de mesures, d’analyses en laboratoire et de modèles cohérents. Sans cette base solide, le Protocole de Montréal n’aurait probablement jamais vu le jour.
- Un problème global peut être lié à un nombre restreint de substances : la destruction de l’ozone stratosphérique est liée à un portefeuille relativement limité de molécules bien identifiées. Cela a rendu l’action plus simple que pour le CO2, qui est un sous-produit diffus de presque toute notre économie énergétique.
- La coopération internationale peut fonctionner, à condition d’être assortie de mécanismes concrets : calendriers de réduction, aides financières aux pays en développement pour changer de technologies, contrôle des importations et des exportations, systèmes de surveillance atmosphérique indépendants…
- Les effets positifs mettent du temps à se matérialiser : même avec des mesures fortes, les stocks de CFC déjà présents dans l’atmosphère continuent d’agir pendant des décennies. Cela illustre une leçon centrale en environnement : plus on agit tôt, moins on subit l’inertie des systèmes naturels.
- Les « solutions » peuvent avoir des effets secondaires : remplacer les CFC par des HFC a réduit le risque pour l’ozone, mais a aggravé celui pour le climat. La transition environnementale doit donc être pensée de manière systémique, en évaluant les impacts croisés.
Et à notre échelle : que peut-on faire ?
La couche d’ozone se joue à 20–30 km au-dessus de nos têtes. On pourrait croire que nous n’avons pas de prise directe sur cet enjeu. En réalité, plusieurs de nos choix de consommation et de politique publique y sont liés, souvent via les mêmes leviers que pour le climat et la qualité de l’air.
1. Se méfier des vieux équipements frigorifiques et climatisations
Les anciens réfrigérateurs, congélateurs, climatiseurs et certaines chambres froides contiennent encore des CFC ou des HCFC. Lorsqu’ils sont mal démontés, ces gaz peuvent être relâchés dans l’atmosphère.
Les gestes concrets :
- ne pas démonter soi-même un équipement contenant un fluide frigorigène ;
- utiliser les filières de collecte agréées (déchèteries, reprises à l’achat d’un nouvel appareil) ;
- pour les entreprises (bâtiments, entrepôts frigorifiques), s’assurer que les opérations de maintenance et de fin de vie sont réalisées par des opérateurs certifiés.
2. Choisir des équipements à faible impact climatique
La couche d’ozone et le climat sont désormais gérés ensemble dans le cadre élargi du Protocole de Montréal (amendement de Kigali). En pratique, cela signifie que :
- au moment de changer de climatiseur ou de pompe à chaleur, il est pertinent de se renseigner sur le type de fluide utilisé et son pouvoir de réchauffement global (PRG) ;
- certains fluides naturels (CO2, propane, ammoniac dans l’industrie) ont un impact climatique très faible et n’endommagent pas l’ozone, mais nécessitent des précautions de sécurité que les professionnels doivent maîtriser.
Demander à un installateur : « Quel est le PRG du fluide utilisé ? Quels sont les risques en cas de fuite ? » est déjà une façon de faire évoluer les pratiques.
3. Réduire les émissions de gaz à effet de serre
Agir sur le climat reste indirectement bénéfique pour la couche d’ozone, en limitant les perturbations de la stratosphère. Les leviers sont connus :
- isolation des bâtiments, sobriété et efficacité énergétique ;
- mobilités moins carbonées ;
- énergies renouvelables et réduction des énergies fossiles.
Ce sont des actions classiques, mais elles répondent simultanément à plusieurs enjeux : climat, qualité de l’air et, à plus long terme, stabilité de l’atmosphère stratosphérique.
4. Soutenir la surveillance et la diplomatie environnementale
La protection de la couche d’ozone montre l’importance :
- des systèmes de mesure indépendants (satellites, réseaux mondiaux de stations) pour détecter d’éventuels signaux d’alerte ;
- des accords internationaux contraignants, assortis de mécanismes de suivi.
À l’échelle citoyenne, cela passe notamment par :
- l’attention portée aux politiques publiques sur ces sujets (budgets des agences spatiales, organismes de surveillance de l’atmosphère, diplomatie climatique) ;
- le soutien à une information scientifique rigoureuse, loin des simplifications excessives.
Ce que l’on sait, ce qui reste incertain, et comment avancer
Les connaissances sont aujourd’hui suffisamment solides pour dresser un bilan nuancé :
- Ce que l’on sait :
- La couche d’ozone s’est nettement appauvrie à la fin du XXe siècle à cause des CFC, halons et autres SDO.
- Le Protocole de Montréal et ses amendements ont permis de réduire ces émissions de manière très significative.
- Depuis le tournant des années 2000, l’épaisseur moyenne de la couche d’ozone est globalement en augmentation, avec une tendance à la reconstitution.
- La poursuite des politiques actuelles devrait permettre un retour aux niveaux pré-1980 d’ici le milieu du siècle pour la plupart des régions, un peu plus tard pour l’Antarctique.
- Ce qui reste incertain :
- Les effets à long terme du changement climatique sur la vitesse de reconstitution et la répartition géographique de l’ozone stratosphérique.
- La persistance éventuelle de certaines émissions illégales ou non déclarées de SDO.
- Les conséquences biologiques précises des variations régionales d’UV sur les écosystèmes, notamment marins.
- Ce que chacun peut faire, sans dramatisation :
- Veiller à la bonne gestion des équipements contenant des fluides frigorigènes, en particulier en fin de vie.
- Privilégier, quand c’est possible, des technologies de froid et de climatisation utilisant des fluides à faible PRG.
- Réduire sa contribution au changement climatique par les leviers connus (énergie, mobilité, alimentation, consommation).
- S’informer auprès de sources scientifiques et institutionnelles fiables (rapports PNUE/OMM, agences nationales de météo et d’environnement) et relayer ces informations dans son entourage.
La couche d’ozone est l’un des rares domaines où l’on peut déjà mesurer l’effet positif de politiques environnementales globales. C’est une forme de « preuve de concept » : quand les données sont solides, que les responsabilités sont identifiées et que des alternatives techniques existent, il est possible de freiner – puis d’inverser – une dégradation majeure de l’atmosphère.
Pour la suite, la question n’est plus seulement : « La couche d’ozone va-t-elle se reconstituer ? » Les trajectoires sont désormais assez bien connues. La vraie question, plus large, est : que faisons-nous de cette expérience réussie pour les autres crises atmosphériques que nous avons à affronter ?
