1-visitecnrs-problematiques

LPC2E
Laboratoire de
Physique et Chimie
de l’Environnement
et de l’Espace
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 + O 2 + M  O3 + M
O3 + hc/ (UV)  O2 + O + chaleur
O + O 3  O2 + O 2
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 O 2
Br + O3  BrO + O2
BrO + O  Br + O2
-------------------------------O3 + O  2 O 2
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}
Gaz à effet de Serre
CO2
H2O
CH4
N2O
CFC
SF6
PRG relatif / CO2
1
0
25
300
15000-17000
23000
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
STRATOSPHERE
Transport
vertical
à grande
échelle
Circulation à
grande échelle
Pression (hPa)
Subsidence
à grande
échelle
9 km
Couche de transition
Tropicale (TTL)
TRES BASSE STRATO.
TROPOSPHERE
Moyennes latitudes
25 km
18 km
14 km
Convection
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