Environnement

L’ozone est une variante de l’oxygène, dont la molécule comporte trois atomes au lieu de deux. On en trouve aussi bien dans la troposphère (jusqu’à une dizaine de kilomètres de la surface) que dans la stratosphère (entre 10 et 50 km au-dessus du sol). L’ozone fait office de bouclier en nous protégeant du rayonnement ultraviolet nocif émis par le Soleil. 

Toutefois, au niveau du sol, l’ozone est un polluant. Il peut provoquer des difficultés respiratoires chez l’homme et endommager les plantes et les cultures. Il est l’un des principaux ingrédients du smog. La dangerosité de l’ozone dépend donc de l’altitude à laquelle il se trouve dans l’atmosphère.

La couche d’ozone est menacée par des composés chlorés (chlorofluorocarbures ou CFC) et bromés (halon), autrefois très couramment utilisés dans des produits comme les aérosols, les bonbonnes de gaz, les gaz réfrigérants, les pesticides, les solvants et les extincteurs. Lorsque ces substances atteignent la stratosphère, le rayonnement ultraviolet du Soleil les fragmente, ce qui libère des atomes de chlore et de brome, qui réagissent avec l’ozone. Ces réactions déclenchent des cycles de destruction chimique de l’ozone, qui appauvrissent la couche d’ozone protectrice.

On a calculé qu’un seul atome de chlore pouvait détruire plus de 1 000 molécules d’ozone. Les atomes de brome sont quant à eux près de 50 fois plus efficaces. Heureusement, on trouve bien moins de composés bromés dans l’atmosphère que de CFC.

Les accords internationaux en vigueur, comme la Convention de Vienne et le Protocole de Montréal et ses amendements, ont remporté l’adhésion des pays. Après avoir atteint un pic vers l’an 2000, la densité totale de composés chlorés et bromés dans la stratosphère diminue désormais peu à peu, mais il faudra probablement 50 ans avant qu’elle ne revienne à son niveau d’avant 1980 (date approximative à laquelle le premier trou dans la couche d’ozone a été observé au-dessus de l’Antarctique).

Selon des rapports scientifiques récents, la couche d’ozone a cessé de s’appauvrir dans la plupart des régions du monde, mais il faudra peut-être des années avant qu’elle ne redevienne plus dense. Le trou dans la couche d’ozone observé en Antarctique, qui apparaît chaque année entre septembre et novembre, ne s’est pas élargi au cours des 5 à 10 dernières années, mais il ne montre pour l’instant aucun signe d’amélioration notable.

La Terre est soumise à un effet de serre naturel, qui résulte de la présence de gaz à l’état de traces dans l’atmosphère, à savoir la vapeur d’eau (H₂O), le dioxyde de carbone (CO₂), le méthane (CH₄) et l’oxyde d’azote (N₂O). En laissant pénétrer le rayonnement solaire jusqu’à la surface terrestre tout en absorbant le rayonnement infrarouge émis par cette surface, ces gaz contribuent à y maintenir une certaine température. Il convient de distinguer l’effet de serre naturel de l’accroissement de l’effet de serre. L’effet de serre naturel, sans lequel la vie ne serait pas possible, résulte de l’action des gaz présents dans l’atmosphère dans leur quantité naturelle. Sans lui, la température à la surface de la Terre chuterait d’environ 33 °C. L’accroissement de l’effet de serre quant à lui est dû à l’augmentation du forçage radiatif induit par la concentration accrue des gaz à effet de serre émis dans le cadre des activités humaines, notamment: le dioxyde de carbone, le méthane, l’oxyde d’azote, les hydrochlorofluorocarbures (HCFC), les hydrofluorocarbures (HFC) et l’ozone troposphérique. Le Programme de la Veille de l’atmosphère globale (VAG) de l’OMM analyse et publie les données d’observation des gaz à effet de serre recueillies dans cinquante pays à travers le monde, des hautes latitudes de l’Arctique au pôle Sud. 

L’incidence des aérosols sur l’atmosphère est largement reconnue comme l’un des aspects les plus importants et les plus incertains des projections relatives au changement climatique. Étant donné l’augmentation de la concentration des gaz à effet de serre, le réchauffement mondial devrait être beaucoup plus marqué que ce que l’on observe. Cette différence s’explique en grande partie par les effets des aérosols. Ces derniers agissent sur le climat en dispersant et en absorbant directement le rayonnement solaire incident et en piégeant le rayonnement ascendant de grandes longueurs d’onde, mais aussi en modifiant les propriétés optiques des nuages, leur formation et celle des précipitations.

Les conséquences des aérosols sur la santé et sur les intérêts de nombreux secteurs, tels que la prévision météorologique, les énergies renouvelables (influence des aérosols sur l’énergie solaire qui atteint le sol) et l’aviation (impact des cendres volcaniques et des tempêtes de poussière sur les opérations et les appareils), suscitent de plus en plus d’inquiétudes.

À l’échelle régionale, les aérosols peuvent avoir des répercussions sur la santé et la mortalité, ainsi que sur l’environnement en réduisant par exemple la visibilité. Ils sont principalement émis par les villes et les industries, mais ils peuvent aussi se trouver dans la fumée émise lors de la combustion de la biomasse ou se former à partir de précurseurs d’aérosols gazeux, du sel de mer et de la poussière. Les sources naturelles d’aérosols et la part d’origine organique restent encore à déterminer.

Les stations du Programme de la Veille de l’atmosphère globale (VAG) de l’OMM mesurent diverses propriétés des aérosols, comme leur épaisseur optique.

Les gaz réactifs forment un groupe très hétérogène, qui comprend l’ozone troposphérique (O₃), le monoxyde de carbone (CO), les composés organiques volatils (COV), les composés azotés oxydés (NO_x, NO_y) et le dioxyde de soufre (SO₂). Tous ces composés jouent un rôle essentiel dans la chimie de l’atmosphère et en tant que tels, ils contribuent grandement aux interactions entre cette dernière et le climat, que ce soit par le contrôle de l’ozone et de la capacité oxydante de l’atmosphère, ou par la formation d’aérosols. À l’exception de l’ozone troposphérique et du monoxyde de carbone, la base de mesure mondiale n’est pas satisfaisante. Les stations du Programme de la Veille de l’atmosphère globale (VAG) de l’OMM mesurent les concentrations de gaz réactifs. 

La couche d’ozone nous protège du rayonnement ultraviolet nocif émis par le Soleil. Au niveau de la stratosphère, elle absorbe une partie de ce rayonnement, à savoir la plupart des rayons de courtes longueurs d’onde (UV‑B), tandis qu’elle laisse pénétrer jusqu’au sol les rayons de grandes longueurs d’onde (UV-A).

L’intensité du rayonnement ultraviolet peut s’exprimer à l’aide de l’indice UV. L’OMM a publié, en collaboration avec l’Organisation mondiale de la santé (OMS) notamment, un guide concernant la manière de communiquer sur ce sujet auprès du grand public. Il est important d’expliquer comment se protéger du soleil si l’on veut endiguer la hausse rapide de l’incidence des cancers cutanés dans de nombreuses populations. Le rayonnement solaire ultraviolet est mesuré par les stations du Programme de la Veille de l’atmosphère globale (VAG) de l’OMM. 

La chimie des précipitations pose aujourd’hui encore un problème environnemental majeur dans plusieurs régions du monde (dans les régions orientales d’Amérique du Nord, en Asie du Sud-Est et en Europe par exemple) en raison des risques d’eutrophisation et de dépôts acides ou métalliques à l’état de traces qu’elle comporte, mais aussi de ses répercussions sur l’état des écosystèmes, les cycles biogéochimiques et le changement climatique à l’échelle du globe. Ces dernières années, les dépôts humides ne sont plus les seuls sujets d’inquiétude; d’autres facteurs sont pris en compte, comme la concentration de certains éléments dans l’air, les dépôts secs et les échanges entre les surfaces continentales et l’atmosphère, notamment pour ce qui concerne la durée de vie dans l’atmosphère des substances acidifiantes et oxydantes, ainsi que des gaz à effet de serre. Malgré ces inquiétudes, peu d’efforts ont été faits pour inclure ces nouveaux facteurs dans le cadre de la VAG, principalement pour des raisons de restrictions budgétaires. Un certain nombre de stations de ce programme de l’OMM assure l’observation de la chimie des dépôts.

L’apport atmosphérique de produits chimiques dans l’océan est étroitement corrélé à certains aspects importants du changement climatique mondial. L’apport croissant de substances azotées d’origine anthropique dans de vastes zones océaniques pourrait entraîner une légère fertilisation des océans et par-là même une hausse d’environ 3 % de la «nouvelle» productivité marine, ce qui permettrait de piéger davantage de dioxyde de carbone atmosphérique. Toutefois, il est également probable que l’augmentation des apports d’azote accélère la formation d’oxyde d’azote dans l’océan. La hausse des émissions de ce puissant gaz à effet de serre neutralisera en partie les effets sur le forçage climatique du piégeage accru du dioxyde de carbone qu’entraînera la fertilisation azotée des océans. De même, une bonne partie du fer océanique, qui est un nutriment restrictif dans de nombreuses zones de l’océan, provient de l’apport atmosphérique de minéraux résultant du transport sur de longues distances de poussières minérales continentales. L’apport atmosphérique accru de phosphore soluble d’origine anthropique (due à l’utilisation massive d’engrais) peut aussi avoir une influence considérable sur la biogéochimie entre les océans et la surface, mais celle-ci est très difficile à estimer. Bien qu’il soit possible que les apports atmosphériques de soufre et d’oxyde d’azote accélèrent l’acidification des océans en raison de la concentration croissante en dioxyde de carbone, on ne dispose pas de suffisamment d’informations sur ces processus pour en évaluer les conséquences potentielles. Ces apports peuvent être particulièrement importants au niveau des voies navigables très fréquentées et à proximité des côtes océaniques très industrialisées. D’autres substances atmosphériques peuvent également avoir une incidence sur les océans, notamment le plomb, le cadmium et les polluants organiques persistants.