L'appauvrissement de la couche d'ozone au-dessus du p?le Nord provoque une anomalie météorologique
Des chercheurs de l'ETH Zurich apportent des preuves : La destruction de l'ozone au-dessus de l'Arctique au printemps provoque un temps anormal dans tout l'hémisphère nord. En de nombreux endroits, il fait plus chaud et plus sec que la moyenne - ou trop humide.
Le trou dans la couche d'ozone au-dessus de l'Antarctique est connu de beaucoup. Ce que l'on sait moins, c'est que de temps en temps, l'ozone protecteur de la stratosphère est également détruit au-dessus de l'Arctique et que la couche d'ozone s'amincit. C'est ce qui s'est produit pour la dernière fois au printemps 2011 et 2020.
Après ces deux événements, les climatologues ont observé des anomalies météorologiques sur l'ensemble de l'hémisphère nord. En Europe centrale et septentrionale, en Russie et surtout en Sibérie, il a fait exceptionnellement chaud et sec au cours de ces printemps. En revanche, les régions polaires ont connu des conditions humides. Ces anomalies météorologiques ont été particulièrement marquées en 2020. En Suisse aussi, il a fait particulièrement chaud et sec ce printemps-là.
La question de savoir s'il existe un lien de cause à effet entre la destruction de l'ozone dans la stratosphère et les anomalies météorologiques observées est controversée dans la recherche climatique. Le vortex polaire dans la stratosphère, qui se forme en hiver et se désintègre au printemps, joue également un r?le. Les scientifiques qui ont étudié ce phénomène jusqu'à présent sont parvenus à des résultats contradictoires et à des conclusions différentes.
Aujourd'hui, la doctorante Marina Friedel et le FNS Ambizione Fellow Gabriel Chiodo du groupe de Thomas Peter, professeur de chimie atmosphérique à l'ETH Zurich, en collaboration avec l'Université de Princeton et d'autres universités, apportent un éclairage sur la question.
Les simulations révèlent le lien
Afin de découvrir un éventuel lien de cause à effet, les chercheurs ont simulé le phénomène en intégrant la destruction de l'ozone dans deux modèles climatiques différents. La plupart des modèles climatiques ne prennent en compte que les facteurs physiques et non les variations de la teneur en ozone de la stratosphère, notamment parce que cela nécessiterait une capacité de calcul beaucoup plus importante.
Les nouveaux calculs montrent toutefois clairement que la cause des anomalies météorologiques observées en 2011 et 2020 dans l'hémisphère nord est majoritairement la destruction de l'ozone au-dessus de l'Arctique. Les simulations effectuées par les chercheurs à l'aide des deux modèles se recoupaient largement avec les données d'observation de ces deux années ainsi qu'avec huit autres événements de ce type utilisés à des fins de comparaison. Cependant, si la destruction de l'ozone était "désactivée" dans les modèles, les observations n'ont pas pu être reproduites.
"D'un point de vue scientifique, ce qui nous a le plus surpris, c'est que les modèles que nous avons utilisés pour les simulations sont fondamentalement différents, mais ont donné un résultat similaire", explique le coauteur Gabriel Chiodo, FNS Ambizione Fellow à l'Institut de l'atmosphère et du climat.
Mécanisme élucidé
A l'origine du phénomène étudié par les chercheurs, il y a la destruction de l'ozone dans la stratosphère. Pour que l'ozone y soit détruit, les températures doivent être très basses dans l'Arctique. "La destruction de l'ozone ne se produit que lorsqu'il fait suffisamment froid et que le vortex polaire dans la stratosphère, à environ 30 à 50 kilomètres au-dessus du sol, est puissant", souligne Friedel.
Normalement, l'ozone absorbe le rayonnement UV émis par le soleil et réchauffe ainsi la stratosphère. Cela contribue à la désintégration du vortex polaire au printemps. Mais s'il y a moins d'ozone, la stratosphère se refroidit et le tourbillon se renforce. Et cela se répercute sur la surface de la Terre. "Un vortex polaire fort produit alors les effets de surface observés", explique Chiodo. L'ozone contribue donc largement à la modification de la température et de la circulation autour du p?le Nord.
Des prévisions à long terme plus précises sont possibles
Les nouvelles connaissances pourraient aider les climatologues à établir à l'avenir des prévisions météorologiques et climatiques saisonnières plus précises. Il sera ainsi possible de mieux prévoir les changements de chaleur et de température. "C'est important pour l'agriculture", souligne Chiodo.
"Il sera intéressant d'observer et de modéliser l'évolution future de la couche d'ozone", explique Friedel. Car l'appauvrissement de l'ozone se poursuit encore, bien que les substances qui détruisent l'ozone comme les chlorofluorocarbures (CFC) soient interdites depuis 1989. Les CFC ont une durée de vie très longue et restent dans l'atmosphère pendant 50 à 100 ans. Ils continuent à déployer leur potentiel destructeur des décennies après avoir été retirés de la circulation. "Cependant, la concentration de CFC diminue régulièrement, ce qui pose la question de la vitesse à laquelle la couche d'ozone se reconstitue et de l'impact sur le système climatique", explique la climatologue.
Référence bibliographique
Friedel M, et al. Springtime arctic ozone depletion forces northern hemisphere climate anomalies. Nature Geoscience, 2022. DOI : page externe10.1038/s41561-022-00974-7