Modifié

La couche d’ozone se porte mieux mais elle est toujours menacée

Concentrations d'ozone sur l'hémisphère Sud, mesurées le 7 octobre 2021 [NOAA/NASA]
Concentrations d'ozone sur l'hémisphère Sud, mesurées le 7 octobre 2021 [NOAA/NASA]
Selon la National Oceanographic and Atmospheric Administration américaine, la couche d’ozone se porte mieux mais elle pourrait être menacée par l’exploration spatiale dans les prochaines décennies. La température moyenne de la stratosphère pourrait augmenter de 0.5 à 2°C.

L’analyse d’échantillons d’air, prélevés au début de l’année tout autour du globe, montre que les concentrations de chlorofluorocarbones (CFC) qui appauvrissent la couche d’ozone stratosphérique sont revenues aux niveaux observés en 1980. Ces progrès lents mais constants ont été réalisés grâce au respect des règles adoptées dans le cadre Protocole de Montréal en 1987.

Les conclusions se basent sur deux indices, l’un pour les latitudes moyennes où vit une grande partie de la population mondiale, l’autre pour l’Antarctique où les trous d’ozones les plus importants sont observés au début du printemps.

Evolution de 1970 à 2021 des concentrations de produits à base de chlore et de brome dans la stratosphère et prévisions pour le XXIème siècle. En bleu, les concentrations aux latitudes moyennes. En vert, les concentrations au-dessus de l'Antarctique. [NASA/Laboratoire de surveillance mondiale de la NOAA]Evolution de 1970 à 2021 des concentrations de produits à base de chlore et de brome dans la stratosphère et prévisions pour le XXIème siècle. En bleu, les concentrations aux latitudes moyennes. En vert, les concentrations au-dessus de l'Antarctique. [NASA/Laboratoire de surveillance mondiale de la NOAA]

Les progrès ont été relativement rapides aux latitudes moyennes mais on ne saurait en dire autant pour les zones situées au-dessus de l'Antarctique, où les concentrations de CFC n’ont diminué que de 26 % par rapport aux valeurs maximales observées pendant les années 1990. Le phénomène s’explique pour de multiples raisons, mais surtout parce que l'air ne se renouvelle que très lentement dans la stratosphère antarctique, par rapport aux latitudes moyennes.

Du fait de cette relative lenteur, les chercheurs de la NOAA,estiment que  la couche d'ozone de l'Antarctique ne devrait pas retrouver les niveaux de 1980 avant 2070.

L’augmentation de vols spatiaux menace la couche d’ozone

Si la couche d’ozone a tendance se reconstituer, l’augmentation du nombre de vols spatiaux pourrait changer les choses dans les prochaines décennies. En cause, le carbone noir émis par les réacteurs des fusées :

Également connu sous le nom de suie, le carbone noir est produit par la combustion incomplète de carburants d’origine fossile. Il produit ses effets sur l’environnement près de la surface de la Terre mais également dans les couches supérieures de l’atmosphère, lorsqu’il est injecté dans la stratosphère.

La suie a en effet tendance à absorber la lumière solaire entrante dans la stratosphère et à la retransmettre sous forme de chaleur, ce qui provoque une augmentation des températures. Le phénomène a pris une ampleur particulière depuis le début du XXIème siècle, d’après les estimations de la Nasa, les lancements de fusées libèrent environ 1 000 tonnes de suie dans l’atmosphère chaque année.

Décolage d'une fusée Falcon 9 de SpaceX [SpaceX/Wikipedia]Décolage d'une fusée Falcon 9 de SpaceX [SpaceX/Wikipedia]

Or, selon une étude, publiée au début de l’été par le Laboratoire des sciences chimiques de la NOAA, les lancements de fusées devraient être multiplié par 10 dans les 20 prochaines années, pour le tourisme spatial, les missions lunaires et l’exploration du système solaire. Les quantités de carbone noir injecté dans la stratosphère chaque année pourrait ainsi faire augmenter les températures stratosphériques mondiales de 0,5 à 2 °C.

Une telle élévation de température dans la stratosphère pourrait provoquer des changements significatifs dans la circulation générale des courants.  Des chercheurs de l'ETH Zurich ont par exemple établi que la destruction de l'ozone au-dessus de l'Arctique au printemps provoque des conditions météorologiques anormales sur l'hémisphère nord, de nombreux endroits étant plus chauds et plus secs que la moyenne - ou trop humides.

Dans leur modélisation, les chercheurs de la NOAA ont également découvert que la multiplication par 10 des quantités de suie dans la stratosphère entraînerait un amincissement de la couche d’ozone au-dessus de l’hémisphère Nord et ce, presque toute l’année.

« En fin de compte, l’augmentation prévue des lancements de fusées pourrait exposer les habitants de l’hémisphère Nord à une augmentation des rayons UV nocifs », a déclaré Christopher Maloney, auteur principal de l’étude.

Choix du type de fusée crucial pour l’avenir de la couche d'ozone

Les fusées de type New Shepard de Blue Origin, qui permettent d’envoyer des touristes dans l’espace à une altitude d’environ 100 km, n’ont pas besoin de beaucoup d’énergie. Ils sont équipés de réacteurs de type BE-3 utilisant une combinaison de d’hydrogène liquide et d’oxygène liquide, qui ne produit que de la vapeur d’eau : leur impact sur l’environnement est relativement faible.

La situation est différente pour la mise en orbite de satellites d’observations ou l’envoi de sondes sur Mars ou sur la Lune, qui nécessitent des lanceurs beaucoup plus puissants. Le kérosène, brûlé par les moteurs Merlin des fusées Falcon 9 de SpaceX, produit par exemple une suie abondante. Il en va de même pour les moteurs dits hybrides, de l’avion spatial SpaceshipTwo de Virgin Galactic, qui associent un combustible solide à un comburant liquide ou gazeux.

Décolage d'une fusée de type New Shepard de Blue Origin le 19 juin 2016 [Blue Origin/Wikipedia]Décolage d'une fusée de type New Shepard de Blue Origin le 19 juin 2016 [Blue Origin/Wikipedia]

Des efforts ont été fournis par les constructeurs : les moteurs Raptor utilisés par SpaceX pour tester leur booster brûlent par exemple une combinaison d’oxygène liquide et de méthane liquide. Les moteurs BE-4 de Blue Origin, destinés à la fusée New Glenn, utiliseront de leur côté un mélange similaire d’oxygène liquide et de gaz naturel liquéfié (GNL). Ces mélanges se basent sur des combustibles fossiles mais ils brûlent beaucoup plus proprement que le kérosène ou les combustibles solides. Ils sont surtout censés émettre moins de carbone noir.

Des points positifs certes. Mais les problèmes d’émission de carbone noir sont loin d’être résolus...

Philippe Jeanneret avec le concours de la NOAA et de Meteomedia-Canada

Publié Modifié