ozone, couche d'

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Présentation

ozone, couche d', mince couche gazeuse stratosphérique où la concentration d’ozone est maximale, protégeant la surface terrestre du rayonnement ultraviolet solaire.

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Localisation et formation de la couche d’ozone

L’ozone est présent dans toute l’atmosphère terrestre, mais ce n’est que dans la stratosphère (couche atmosphérique située entre 20 et 50 km d’altitude) que ce gaz apparaît de manière significative (90 p. 100 de sa concentration totale atmosphérique). La « couche d’ozone », comme on l’appelle communément, se situe majoritairement entre 20 et 30 km d’altitude. Elle reste cependant extrêmement mince, avec une concentration d’ozone généralement inférieure à 10 ppm (parties par million).

Cette couche d’ozone est créée par l’action des rayons ultraviolets solaires (UVs) de faibles longueurs d’onde qui dissocient certaines molécules d’oxygène. Les atomes d’oxygène résultant se recombinent alors avec d’autres molécules d’oxygène afin de former une molécule triatomique d’ozone, ou trioxygène (O₃). Ce processus de formation de la couche d’ozone se produit quasi exclusivement au-dessus des régions tropicales, compte tenu de la forte intensité du rayonnement solaire de ces régions. L’ozone ainsi produit est alors transporté par les vents stratosphériques tout autour du globe. D’un autre côté, certains composés présents naturellement dans l’atmosphère (chlore, dioxyde de carbone, méthane) tendent à réduire le niveau d’ozone à travers des cycles catalytiques. Ce phénomène naturel de formation et destruction de la couche d’ozone permet d’avoir un taux d’ozone stratosphérique relativement stable dans le temps, ce qui est le cas depuis plusieurs millions d’années.

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Le rôle bénéfique de la couche d’ozone

Bien que l’épaisseur de la couche d’ozone soit naturellement extrêmement fine, le rôle de cette couche gazeuse est crucial puisqu’elle protège la vie sur Terre. En effet, à forte dose, les rayons ultraviolets solaires (UVs) deviennent nocifs pour les êtres vivants — le rayonnement ultraviolet est le principal responsable des cancers de la peau chez l’homme. Dans le passé, sa formation a par exemple été indispensable à la vie primitive marine pour sortir des océans. Son absence étant catastrophique pour les différentes formes de vie sur Terre (végétale et animale), il est donc nécessaire de protéger cette couche d’ozone, étant donnée sa faible concentration qui la rend d’autant plus fragile.

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Le trou de la couche d’ozone

Au milieu des années 1980, des recherches scientifiques ont mis en évidence une diminution périodique de la couche d’ozone au-dessus de l’Antarctique. À cet endroit précis, un trou tend à apparaître durant l’hiver austral, avant de disparaître à nouveau durant l’été suivant. La concentration minimale d’ozone est observée en octobre, avec la présence conjointe d’un intense rayonnement solaire, ainsi que de nuages de glace et de composés chlorés dans l’atmosphère antarctique.

Le terme de « trou de la couche d’ozone » qualifie cette région dans laquelle la concentration en ozone est anormalement basse. L’ozone stratosphérique y est toujours présent, mais en quantité moindre. Des études complémentaires, réalisées à partir de ballons-sondes et d’observations satellitaires, ont confirmé la baisse de ce taux d’ozone stratosphérique au-dessus de l’Antarctique. Par ailleurs, d’autres études ont mis en évidence une tendance similaire au-dessus de l’océan Arctique, mais dans un degré moindre.

Afin de contrôler les attaques portées à la couche d’ozone dans ces régions polaires, la NASA a lancé en septembre 1991 le satellite de recherche UARS dans le but de quantifier les niveaux d’ozone dans la haute atmosphère. En orbite autour de la Terre à une altitude d’environ 600 km, l’engin spatial mesure les variations de l’ozone à différentes altitudes, livrant ainsi la première représentation détaillée de la chimie de la haute atmosphère. L’Agence spatiale européenne (ESA) a également mis en place un programme de surveillance spatial de l’ozone à long terme à partir de la plate-forme GOME, placée sur le satellite ERS-2 lancé en avril 1995.