La haute atmosphère

Caractéristiques de la stratosphère

La couche atmosphérique située au dessus de la troposphère s'appelle la stratosphère.  Elle s'étend de 15 kilomètres à 50 kilomètres d'altitude environ.

La température de la stratosphère augmente avec l'altitude.  Mais ce n'est pas parce que la stratosphère est plus proche du soleil que ne l'est la troposphère. La raison est que la stratosphère contient beaucoup d'ozone (O₃) qui absorbe le rayonnement ultraviolet du soleil et le convertit en chaleur.  Ceci empêche le rayonnement ultraviolet d'atteindre la surface de la terre.  C'est pourquoi cette couche d'ozone est si importante pour notre climat.

Il y a très peu d'air qui traverse la troposphère pour pénétrer dans la stratosphère, c'est ainsi que la stratosphère ne contient quasiment pas d'eau.  Ceci signifie qu'il n'y a pas de nuages stratosphériques, sauf s'il fait tellement froid que la minuscule quantité d'eau présente peut condenser pour former des cristaux de glace. 

Seuls les produits chimiques qui ont des durées de vie dans l'atmosphère très longues peuvent atteindre la stratosphère.  Cependant, une fois dans la stratosphère, ils peuvent y rester pendant longtemps.  Les polluants émis lors de grandes éruptions volcaniques, telles que celle de EL Chichon en 1982 et celle du Mont Pinatubo en 1991, peuvent rester dans la stratosphère pendant deux ans.

Aviation

Les avions volent généralement entre 10 et 12 kilomètres d'altitude.  L'augmentation du trafic aérien a donc entraîné des émissions plus élevées de dioxyde de carbone (CO₂), de vapeur d'eau (H₂O), d'oxydes d'azote (NO_x), d'oxydes de soufre (SO_x) et de carbone suie, dans la zone de l'atmosphère située entre la troposphère supérieure et la stratosphère inférieure.

A l'heure actuelle, les avions sont responsables d'environ 2-3% des émissions planétaires de gaz à effet de serre, mais ce chiffre est amené à atteindre 3-4% à l'avenir. Le plus important est que les avions émettent ces gaz à effet de serre à des altitudes élevées.  La vapeur d'eau libérée par les avions augmente la probabilité de formation de nuages élevés, comme les cirrus.  Or ceux-ci capturent la chaleur émise par la Terre et favorisent ainsi le réchauffement planétaire.  Les oxydes d'azote libérés par les échappements d'avion sont également importants pour notre climat, car ils participent à la destruction de l'ozone stratosphérique.

L'importance de la couche d'ozone.

Le rayonnement ultraviolet (qui a des longueurs d'onde comprises entre 220 et 320 nm) atteint la terre, et de fortes doses peuvent causer des cancers de la peau.  Fort heureusement, l'ozone est en concentration élevée dans la stratosphère, entre 20 et 45 kilomètres d'altitude.  Une grande partie du rayonnement ultraviolet émis par le soleil est absorbé par cette couche d'ozone, et transformé ainsi en chaleur.  Ceci nous protège contre les rayons solaires nocifs.

Le trou d'ozone

Dans la stratosphère, la formation et la dégradation de l'ozone ont lieu en même temps.  L'ozone se forme lorsque la lumière du soleil casse une molécule de dioxygène (O₂) en deux atomes d'oxygène (O).  Un des atomes d'oxygène libre réagit alors avec une autre molécule de dioxygène, pour former de l'ozone (O₃).

L'ozone est naturellement décomposé par la lumière pour donner des atomes d'oxygène (O) et des molécules de dioxygène (O₂).  L'atome d'oxygène réagit alors avec une autre molécule d'ozone, pour former deux molécules de dioxygène.  Ce cycle normal de formation et de destruction de l'ozone est resté longtemps en équilibre et les concentrations en ozone dans la stratosphère étaient relativement constantes. 

Cependant, il existe une autre façon de détruire l'ozone dans la stratosphère.  Les chlorofluorocarbones (CFC's) sont très stables dans la troposphère et peuvent donc monter jusqu'à la stratosphère.  Une fois dans la stratosphère, ils sont décomposés par les ultraviolets,  en radicaux chlore fortement réactifs.  Ceux-ci détruisent l'ozone.  Ceci se passe également avec les radicaux brome, avec encore plus d'efficacité.  Malheureusement, en raison des activités humaines, de grandes quantités de composés contenant du chlore et du brome, tels que les CFC's, ont été transportées vers la stratosphère.

Ce mécanisme supplémentaire de destruction de l'ozone a entraîné une chute des niveaux de l'ozone dans la stratosphère.  Du fait que la réaction a besoin de lumière et de la formation des nuages polaires à des températures très basses, c'est lors du printemps en Antarctique que les niveaux d'ozone sont les plus bas,  et un trou d'ozone se forme au-dessus du continent antarctique.  Cependant, des niveaux d'ozone faibles ont été également mesurés au-dessus de l'Arctique.  Ces trous d'ozone signifient que davantage de rayonnement ultraviolet solaire atteint maintenant la surface terrestre. Ceci a des conséquences néfastes sur la santé humaine, de part l'augmentation des cancers de la peau, et les plantes sont également endommagées.

Allez voir la thématique HAUTE ATMOSPHERE dans l'encyclopédie climatique pour en savoir plus sur les couches de notre atmosphère et sur la couche d'ozone en particulier..

A propos de cette page: 
auteur:  Dr. Elmar Uherek - MPI chimie, Mayence
Dernière version : 11.06.2004