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Couche d’ozone : destruction et reconstitution – UV, CFC, trou d’ozone et Protocole de Montréal

GéographieTemps et climat15–16 ans

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Quatre vues liées de la couche d’ozone. UV : la lumière du Soleil traverse la colonne d’ozone que vous choisissez ; les UV-C sont absorbés en totalité, les UV-B en partie et les UV-A presque pas, et le spectre au sol et l’indice UV varient avec l’ozone et la hauteur du Soleil. Chlore : dans une boîte d’air stratosphérique, les UV cassent des molécules de CFC et chaque atome de chlore détruit l’ozone encore et encore (Cl + O₃ → ClO + O₂, ClO + O → Cl + O₂) jusqu’à être piégé dans un réservoir comme HCl ; comparez avec l’oxyde d’azote issu de N₂O. Trou d’ozone : une carte polaire et un graphique saisonnier montrent le trou antarctique qui s’ouvre au printemps, une fois que les nuages stratosphériques polaires ont libéré le chlore, et la perte bien plus faible en Arctique. Protocole de Montréal : chlore, ozone et indice UV de 1950 à 2100 avec le protocole et ses amendements, avec le seul protocole de 1987 ou sans protocole.

Leçon : Couche d’ozone : absorption des UV, destruction catalytique par le chlore des CFC, trou d’ozone polaire et reconstitution grâce au Protocole de Montréal

Ce qu’elle montre

L’ozone de la stratosphère absorbe presque tous les UV-C et la plupart des UV-B : très peu de la lumière solaire la plus nocive atteint le sol. Les atomes de chlore que les UV libèrent des CFC jouent le rôle de catalyseur : chaque cycle détruit de l’ozone et rend l’atome de chlore, si bien qu’un atome peut éliminer des milliers de molécules d’ozone. Au-dessus de l’Antarctique, les nuages de la nuit polaire très froide libèrent encore plus de chlore et la lumière du printemps creuse le trou. Le modèle UV utilise les vraies sections efficaces de l’ozone ; les tendances sont calées sur les évaluations de l’OMM, de façon simplifiée.

Mode d’emploi

Dans UV, réglez Colonne d’ozone et Hauteur du Soleil puis cliquez sur Enregistrer pour ajouter l’indice UV au tableau et au graphique. Dans Chlore, choisissez Cl des CFC ou NO de N₂O, le nombre de molécules libérées, cochez Réservoirs et cliquez sur Lancer pour 60 secondes du modèle. Dans Trou d’ozone, choisissez hémisphère, année et scénario puis Lancer, ou faites glisser la date. Dans Protocole de Montréal, choisissez Scénario et Graphique et faites glisser la ligne de l’année.

Paramètres modifiables

  • Vue Absorption des UV, Chlore, Trou d’ozone, Protocole de Montréal
  • Colonne d’ozone 100–500 DU
  • Hauteur du Soleil au-dessus de l’horizon 15–90 °
  • Catalyseur Cl des CFC, NO de N₂O
  • Molécules sources libérées 0–6
  • Réservoirs (HCl, ClONO₂, HNO₃)
  • Hémisphère Antarctique, Arctique
  • Année 1960–2100
  • Date dans la saison (jours après le 1er juin ou le 1er décembre) 0–213
  • Scénario Protocole + amendements, Protocole de 1987 seul, Sans protocole
  • Graphique Émissions, Chlore, Ozone, Indice UV

Questions à explorer

  1. Pourquoi l’indice UV d’un jour d’été fait-il plus que doubler quand la colonne d’ozone est divisée par deux ?
  2. Pourquoi quelques atomes de chlore peuvent-ils détruire bien plus de molécules d’ozone qu’il n’y a d’atomes ?
  3. Pourquoi le trou d’ozone est-il bien plus profond en Antarctique qu’en Arctique, et pourquoi apparaît-il au printemps ?

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