L’ozone stratosphérique arctique a atteint un niveau record au mois de mars dernier, dépassant notamment tous ceux enregistrés depuis le début des relevés satellites. Cela serait dû à des conditions météorologiques dynamiques enregistrées dans tout l’hémisphère Nord au cours du dernier hiver, ainsi que de la diminution des substances appauvrissant la couche d’ozone. Ces résultats seraient conformes à ceux attendus sur le long terme par les accords internationaux visant à rétablir la couche d’ozone arctique.
La couche d’ozone arctique a enregistré une forte diminution entre les années 1980-1990, en raison de l’augmentation atmosphérique de substances qui l’appauvrissent, notamment le chlore et le brome. En réponse à cette diminution, le « Protocole de Montréal » a été établi en 1987 afin de contrôler la consommation et la production de chlorofluorocarbures et du brome inorganique à l’échelle internationale. Cette mesure a permis une diminution globale et progressive des substances appauvrissantes dans la stratosphère depuis le début de l’année 2000.
Cependant, malgré une diminution enregistrée à l’échelle mondiale, les niveaux de ces substances sont restés relativement élevés dans l’Arctique, en raison de leur durée de vie s’étalant sur plusieurs décennies. Cela a conduit à des événements d’appauvrissement extrêmes provoquant des trous dans la couche d’ozone. À noter que bien que ces phénomènes se produisent périodiquement en Antarctique, la concentration d’ozone en Arctique est très variable et est fortement influencée par les conditions météorologiques troposphériques et stratosphériques.
La couche d’ozone en Arctique a par exemple enregistré des niveaux exceptionnellement bas en 2011 et en 2020. Cela a été provoqué par des masses d’air de -80 °C piégées de manière stable et persistante dans le vortex polaire (un puissant flux circulaire de vents stratosphériques), accumulant le chlore et le brome dans la stratosphère. Cet appauvrissement concorderait avec les niveaux croissants de ces substances jusque dans les années 1990 et de leur lente diminution depuis les années 2000.
L’amincissement de la couche d’ozone est préjudiciable non seulement pour la santé humaine, mais également pour les écosystèmes. Ce bouclier naturel est en effet indispensable pour toute vie terrestre en régulant le taux de rayonnement ultraviolet (UV) atteignant la surface. Heureusement, les derniers trous en Arctique n’ont pas eu de répercussions majeures, car situés au-dessus de zones inhabitées.
D’un autre côté, les modèles climatiques prédisent que les efforts de réduction des substances appauvrissantes de la couche d’ozone devraient conduire à un rétablissement progressif de la colonne d’ozone arctique. Les résultats de la nouvelle étude de la NASA et de l’Université de Leeds concordent avec ces prédictions, révélant notamment un niveau record de l’épaisseur de l’ozone au-dessus de la région, en mars de cette année.
« Étant donné l’absence d’ozone dans l’Arctique supérieur depuis les années 1970, le record de mars 2024 devrait être considéré comme un signe avant-coureur positif du futur de la couche d’ozone arctique », indique l’équipe dans son rapport, récemment publié dans la revue Geophysical Research Letters.
La moyenne mensuelle la plus élevée jamais enregistrée
Les données analysées par l’équipe de la nouvelle étude proviennent d’une longue série d’enregistrements de l’instrument Microwave Limb Sounder (MLS) du satellite Aura de la NASA. Les données météorologiques MERRA-2 du NASA Goddard Global Modeling and Assimilation Office ont également été utilisées, ainsi que celles de l’Ozone Mapping Profiler Suite (OMPS) du satellite NASA-NOAA Suomi-NPP. Les moyennes mensuelles ont été calculées par l’équipe de la NASA Ozone Watch.
Les résultats ont montré que la colonne d’ozone totale au-dessus de l’Arctique a enregistré un niveau de 477 unités Dobson (DU), soit la concentration la plus élevée observée entre 1979 et 2023. Cela est 60 DU plus élevé que la moyenne et 6 DU plus élevé que le record précédent de mars 1979, qui était de 471 DU. L’ozone arctique quotidien était en outre supérieur à la moyenne pendant tout le mois de mars 2024, ce qui en fait la moyenne mensuelle la plus élevée jamais enregistrée.
Les mois de mai, juin, juillet et août ont également établi des records de concentrations mensuelles d’ozone. « C’est vraiment une période estivale extraordinaire dans l’hémisphère Nord », explique dans un article de blog de la NASA Earth Observatory l’auteur principal de l’étude, Paul A. Newman, du NASA Goddard Space Flight Center.
Les données de l’équipe ont montré que cette concentration record d’ozone a surtout été observée au niveau de la basse stratosphère arctique (10-30 kilomètres d’altitude). Cela serait dû à des conditions météorologiques à grande échelle qui ont perduré tout au long de l’hiver de l’hémisphère Nord et qui ont poussé et concentré plus d’ozone dans la stratosphère arctique.
En effet, entre décembre 2023 et mars 2024, une série de puissantes ondes stratosphériques planétaires a migré vers le haut dans l’atmosphère (verticalement donc), ralentissant ainsi le courant-jet stratosphérique circulant autour de l’Arctique. L’air des latitudes moyennes a par la suite convergé vers le pôle, concentrant ainsi l’ozone dans la stratosphère arctique.
Des résultats positifs conformes aux accords internationaux
Mis à part ce phénomène météorologique, des niveaux particulièrement bas de chlore et de brome ont également été observés. L’épaississement de la couche d’ozone arctique serait en outre favorisé par l’augmentation de la concentration de gaz à effet de serre dans l’atmosphère. D’autre part, « il pourrait y avoir un facteur climatique ici, mais ce n’est pas évident », précise Newman.
Ce niveau d’ozone record a déjà enregistré des impacts positifs, en diminuant notamment de 6 à 7 % l’indice d’UV dans l’Arctique entre avril et juillet de cette année et de 2 à 6 % pour les latitudes moyennes de l’hémisphère nord. Toutefois, étant donné la durée de vie du chlore et de brome, l’épaisseur moyenne de la couche d’ozone en Arctique n’atteindra pas celle de 1980 avant 2045-2050. Néanmoins, celle de cette année serait déjà en accord avec ce qui est normalement attendu en vertu du Protocole de Montréal. Il y aurait d’ailleurs une chance sur huit d’atteindre un autre niveau record d’ici 2025.