Beaucoup de gens connaissent le trou dans la couche d’ozone au-dessus de l’Antarctique, mais ce qui est moins bien connu, c’est qu’occasionnellement, l’ozone protecteur dans la stratosphère au-dessus de l’Arctique est également détruit, amincissant la couche d’ozone là-bas. Ce dernier s’est produit au printemps 2020, et avant cela, au printemps 2011.
Chaque fois que la couche d’ozone s’est amincie, les climatologues ont ensuite observé des anomalies météorologiques dans tout l’hémisphère nord. En Europe centrale et septentrionale, en Russie et surtout en Sibérie, ces printemps ont été exceptionnellement chauds et secs. Dans d’autres régions, telles que les régions polaires, cependant, des conditions humides ont prévalu. Ces anomalies météorologiques ont été particulièrement prononcées en 2020. La Suisse a également été exceptionnellement chaude et sèche ce printemps-là.
La question de savoir s’il existe une relation causale entre la destruction de l’ozone stratosphérique et les anomalies météorologiques observées est un sujet de débat dans la recherche sur le climat. Le vortex polaire dans la stratosphère, qui se forme en hiver et se désintègre au printemps, joue également un rôle. Les scientifiques qui ont étudié le phénomène jusqu’à présent sont arrivés à des résultats contradictoires et à des conclusions différentes.
De nouvelles découvertes font maintenant la lumière sur la situation, grâce à la doctorante Marina Friedel et au boursier Ambizione du Fonds national suisse Gabriel Chiodo. Tous deux sont membres du groupe dirigé par Thomas Peter, professeur de chimie atmosphérique à l’ETH Zurich, et collaborent avec l’Université de Princeton et d’autres institutions.
Les simulations révèlent une corrélation
Pour découvrir une éventuelle relation causale, les chercheurs ont effectué des simulations intégrant l’appauvrissement de la couche d’ozone dans deux modèles climatiques différents. La plupart des modèles climatiques ne tiennent compte que des facteurs physiques, et non des variations des niveaux d’ozone stratosphérique, en partie parce que cela nécessiterait beaucoup plus de puissance de calcul.
Mais les nouveaux calculs le précisent : la cause des anomalies météorologiques observées dans l’hémisphère nord en 2011 et 2020 est principalement l’appauvrissement de la couche d’ozone au-dessus de l’Arctique. Les simulations que les chercheurs ont effectuées avec les deux modèles coïncidaient en grande partie avec les données d’observation de ces deux années, ainsi qu’avec huit autres événements de ce type qui ont été utilisés à des fins de comparaison. Cependant, lorsque les scientifiques ont “désactivé” la destruction de l’ozone dans les modèles, ils n’ont pas pu reproduire ces résultats.
«Ce qui nous a le plus surpris d’un point de vue scientifique, c’est que, même si les modèles que nous utilisions pour la simulation sont totalement différents, ils ont produit des résultats similaires», déclare le co-auteur Gabriel Chiodo, SNSF Ambizione Fellow à l’Institut pour l’atmosphère et Sciences du climat.
Le mécanisme expliqué
Le phénomène tel que les chercheurs l’ont maintenant étudié commence par l’appauvrissement de la couche d’ozone dans la stratosphère. Pour que l’ozone y soit décomposé, les températures dans l’Arctique doivent être très basses. “La destruction de l’ozone ne se produit que lorsqu’il fait suffisamment froid et que le vortex polaire est fort dans la stratosphère, à environ 30 à 50 kilomètres au-dessus du sol”, souligne Friedel.
Normalement, l’ozone absorbe le rayonnement UV émis par le soleil, réchauffant ainsi la stratosphère et aidant à briser le vortex polaire au printemps. Mais s’il y a moins d’ozone, la stratosphère se refroidit et le vortex devient plus fort. “Un puissant vortex polaire produit alors les effets observés à la surface de la Terre”, explique Chiodo. L’ozone joue donc un rôle majeur dans les changements de température et de circulation autour du pôle Nord.
Plus grande précision possible pour les prévisions à long terme
Les nouvelles découvertes pourraient aider les climatologues à faire des prévisions météorologiques et climatiques saisonnières plus précises à l’avenir. Cela permet une meilleure prédiction des changements de chaleur et de température, “ce qui est important pour l’agriculture”, explique Chiodo.
Friedel ajoute: “Il sera intéressant d’observer et de modéliser l’évolution future de la couche d’ozone.” En effet, l’appauvrissement de la couche d’ozone se poursuit, même si les substances appauvrissant la couche d’ozone telles que les chlorofluorocarbures (CFC) sont interdites depuis 1989. Les CFC ont une très longue durée de vie et persistent dans l’atmosphère pendant 50 à 100 ans ; leur potentiel de destruction de la couche d’ozone dure des décennies après leur retrait de la circulation. “Pourtant, les concentrations de CFC diminuent régulièrement, ce qui soulève la question de la rapidité avec laquelle la couche d’ozone se rétablit et comment cela affectera le système climatique”, dit-elle.
