Couche d'ozone stratosphérique et changement climatique

Laboratoire de Physique et Chimie de l’Environnement et de l’Espace LPC2E Couche d'ozone stratosphérique et changement climatique Contribution des mesures sous ballons à ces problèmes

: O3 =couche d’ozone O2+h2O O+O2O3 NO2+hNO+O O+O2O3

Formation et Destruction de l’ozone dans la stratosphère Production naturelle d'ozone à partir de O2 et rayons UV Soleil: O2 + hc/ (UV)  O + O O + O2 + M  O3 + M O3 + hc/ (UV)  O2 + O + chaleur O + O3  O2 + O2 Ce seul système de réactions ne suffit pas: il conduirait à des valeurs trop grandes de O3 ⇒ il faut considérer d’autres réactions de disparition de O3 : X + O3 XO + O2 dues à des espèces « actives » X et XO.

Formation et Destruction de l’ozone dans la stratosphère Exemples de cycles de destruction de l’ozone par les espèces actives X & XO : Cl + O3 ClO + O2 ClO + O  Cl + O2 -------------------------------- O3 + O  2 O2 Br + O3  BrO + O2 BrO + O  Br + O2 -------------------------------- O3 + O  2 O2

Diminution de la couche d’ozone stratosphérique CFC (CFCl3, CF2Cl2) & CCl4 + hc/  Cl Halons (CF2ClBr, CF3Br) & CH3Br + hc/  Br extrait de WMO (2003)

PSC Nuages Stratosphériques Polaires (Polar Stratospheric Clouds: PSC) à environ 15-25 km alt

Réchauffement climatique: les gaz à effet de serre -Gaz carbonique (CO2): combustion énergies fossiles -Méthane (CH4): -naturel: décomposition matière organique morte végétale et animale, -anthropique: élevage de ruminants, rizière, fuites lors de l’extraction des combustibles fossiles, traitement des déchets, brûlage de biomasse -Protoxyde d’azote ou oxyde nitreux (N2O): -décomposition matière organique morte végétale et animale, -agriculture (engrais azotés: nitrates…), -industrie agro-alimentaire (nourriture bétail) et chimique (acide nitrique) -CFC,HCFC,HFC,SF6: -aérosols extincteurs, -liquides réfrigérants des réfrigérateurs et climatiseurs -Ozone (O3): produit par réactions des composés organiques volatils et des oxydes d’azote (NO,NO2)

Responsabilité des gaz à effet de serre dans le réchauffement Potentiel de réchauffement global : PRG = {capacité à piéger la chaleur (rayon. IR) émise par la Terre} x {durée de vie atmosphérique}

Ozone stratosphérique et changement climatique Retour à l'équilibre de l'ozone stratosphérique prévu vers 2050 Mais… environnement atmosphérique en pleine évolution : - réchauffement climatique en cours, - déforestation, pollutions et urbanisation croissantes (pays émergents: Chine, Inde, Brésil…).  Impact sur la composition chimique et la température de la stratosphère, donc sur la couche d'ozone stratosphérique. Inversement, le rôle de la stratosphère dans le réchauffement climatique n'est pas bien évalué : - quelles sont les contributions de l'ozone et autres gaz à effet de serre ? - comment le changement de dynamique stratosphérique se répercute sur la circulation des vents et la température à la surface terrestre ?

DYNAMIQUE DE L’ATMOSPHERE:COUPE LATITUDE-ALTITUDE 25 km Transport vertical à grande échelle Circulation à grande échelle STRATOSPHERE Subsidence à grande échelle 18 km Couche de transition Tropicale (TTL) Pression (hPa) TRES BASSE STRATO. 14 km 9 km Convection TROPOSPHERE Moyennes latitudes Zone intertropicale (équateur)

Rôle des mesures sous ballons Mesures in situ, détaillées, précises, et sensibles, pour des études particulières fondamentales. Validation d'instruments satellitaires et références à long terme Satellites opérationnels jusqu'en 2012, et après ?:   2013 : instruments sous ballon encore opérationnels  Lien entre mesures satellites actuels et futurs

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