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Épaisseur couche d’ozone, état actuel, surveillance et enseignements pour la protection atmosphérique

Épaisseur couche d'ozone, état actuel, surveillance et enseignements pour la protection atmosphérique

Épaisseur couche d'ozone, état actuel, surveillance et enseignements pour la protection atmosphérique

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 :

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 :

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 :

Les scientifiques projettent, si les engagements de Montréal sont respectés :

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 :

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 :

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 :

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 :

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 :

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 :

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 :

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 :

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 :

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 :

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 :

À l’échelle citoyenne, cela passe notamment par :

Ce que l’on sait, ce qui reste incertain, et comment avancer

Les connaissances sont aujourd’hui suffisamment solides pour dresser un bilan nuancé :

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 ?

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