Après un très petit trou dans la couche d'ozone l'année dernière, un trou d'ozone de grande taille a de nouveau été observé au-dessus de l'Antarctique en septembre 2020. De très faibles concentrations d'ozone ont été mesurées sur une vaste zone d'environ 25 millions de km² (voir figure 1). Cela correspond à une superficie de plus de 800 fois la Belgique. La taille de ce trou n'a pas (encore) atteint le record établi en 2006, mais la perte d'ozone de 40 mégatonnes n'a jamais été aussi importante. La perte d'ozone est définie comme la quantité d'ozone nécessaire pour remplir le trou d'ozone jusqu'à une valeur de référence de 220 unités Dobson (DU) sur toute la zone. En comparaison: l'épaisseur moyenne de la couche d'ozone sur la Belgique est d'environ 320 DU.

L'épaisseur de la couche d'ozone peut également être mesurée à l'aide de satellites. La figure ci-dessous montre les mesures lors d'un passage du satellite MetOp-C du pôle Sud au pôle Nord, le 29 septembre 2020. Elle nous apprend à quoi peut ressembler un profil d'ozone au pôle Sud, mais aussi que de nombreuses variations sont possibles dans la distribution verticale de l'ozone dans l'atmosphère. Sur la figure de gauche, un trou d'ozone au-dessus de l'Antarctique est clairement visible via la couleur bleu foncé.

Au milieu des années '70, on prévoyait, sur la base de modèles chimiques, que la présence de ChloroFluoroCarbures (CFC, développés pour être utilisés comme propulseurs dans les bombes aérosols ou les installations de refroidissement) dans l'atmosphère pourrait entraîner un appauvrissement de la couche d'ozone. Cela a également été confirmé en 1985 par des observations de concentrations d'ozone extrêmement faibles au-dessus de l'Antarctique lors du printemps austral. Les accords internationaux du Protocole de Montréal, il y a 35 ans, limitaient la production de ces CFC. À partir des observations, nous pouvons maintenant conclure que la couche d'ozone se rétablit lentement mais sûrement. Depuis 2011, l'IRM mesure également la quantité totale d'ozone au-dessus de la base polaire belge en Antarctique, de novembre à février.

La pénurie d'ozone est causée par une combinaison de facteurs.

Premièrement, il y a la présence de composés chlorés dans l'atmosphère, résultant de la production et de l'activité humaines (y compris les CFC). Ces CFC ont une très longue durée de vie dans l'atmosphère (entre 50 et 200 ans), de sorte que même lorsque la pollution cesse, ils restent dans l'air pendant des décennies. Et quand on sait qu'un atome de chlore peut décomposer environ 100 000 molécules d'ozone au cours de sa vie dans l'atmosphère, le calcul est vite fait.

La taille exacte du trou d'ozone récurrent annuel dépend fortement de facteurs dynamiques tels que la météo au-dessus de l'Antarctique. Pour que le trou d'ozone se développe, les températures à environ 20 kilomètres d'altitude doivent être si basses (inférieures à -78 ° C, voir figure 2) que des nuages ​​stratosphériques peuvent se former. C'est le cas pendant l'hiver polaire. Durant cet hiver polaire (de juin à août dans l'hémisphère sud), nous avons dû faire face à un vortex polaire très stable (une grande zone de basse pression autour ou près de l'un des pôles de la Terre, et qui reste au même endroit pendant une plus longue période), de sorte que nous avons également pu observer les températures extrêmement basses nécessaires dans la stratosphère, pour que le trou d'ozone puisse se développer. Le graphe ci-dessous représente des observations et une prévision de cette température minimale, à une altitude d'environ 20 km.

Plus d'informations sur les procéssus qui se déroulent lors du développement d'un trou dans la couche d'ozon, autant au Pôle Sud qu'au Pôle Nord, sont données dans cet article de 2019.

Ces nuages ​​stratosphériques sont le terreau idéal pour les réactions avec ces CFC, provoquant un appauvrissement massif de la couche d'ozone lorsque la lumière du soleil (et donc la lumière UV) revient.

Enfin, le vortex polaire garantit qu'aucun air frais contenant de l'ozone ne peut être fourni à partir des latitudes tempérées.

En bref : tant que les CFC sont présents dans notre atmosphère - probablement jusqu'au milieu de ce siècle - le trou dans la couche d'ozone continuera à se développer lorsque les conditions météorologiques y sont propices.

Des modèles peuvent être utilisés pour calculer correctement la formation et l'évolution du trou d'ozone. Cela montre que nous comprenons les processus sous-jacents et que la taille du trou d'ozone peut varier d'une année à l'autre. À long terme, cependant, nous devons rester vigilants pour que le Protocole de Montréal pour la protection de la couche d’ozone soit toujours correctement suivi.