L’appauvrissement de la couche d’ozone n’est pas en lui-même le principal responsable du changement climatique. Cependant, parce que l’ozone est un gaz à effet de serre qui absorbe les rayons du soleil, les changements qui affectent la couche d’ozone et le climat sont liés à bien des égards. L’érosion de l’ozone stratosphérique et l’augmentation de l’ozone troposphérique totale qui ont été observées ces dernières décennies concourent toutes deux au changement climatique. Cette contribution n’est pas négligeable mais reste limitée si on la compare à la contribution totale de tous les autres gaz à effet de serre. Les changements au niveau du climat et de l’ozone sont indirectement liés puisque les gaz qui appauvrissent la couche d’ozone et les gaz de substitution contribuent au changement climatique.

Forçage radiatif du changement climatique.

Activités humaines et processus naturels ont conduit à l’accumulation dans l’atmosphère de plusieurs gaz de longue durée agissant sur le rayonnement et connus sous le nom de « gaz à effet de serre ». L’ozone en fait partie, ainsi que le dioxyde de carbone (CO2), le méthane (CH4), le protoxyde d’azote (N2O), et les gaz halogènes. L’accumulation de ces gaz dans l’atmosphère terrestre modifie l’équilibre entre les rayons solaires qui arrivent et les rayons infrarouges qui repartent. Les gaz à effet de serre font généralement pencher la balance vers un réchauffement de la surface de la planète en absorbant les rayons qui repartent. Ce changement dans l’équilibre radiatif de la Terre porte le nom de forçage radiatif de changement climatique […].

Tous les forçages représentés sont liés à des activités humaines. Les forçages positifs induisent généralement un réchauffement de la surface de la Terre, alors que les forçages négatifs en entraînent un refroidissement. L’accumulation de dioxyde de carbone constitue le facteur de forçage le plus important. L’augmentation des concentrations de CO2 dans l’atmosphère est principalement le résultat de la combustion du charbon, du pétrole et du gaz naturel pour l’énergie et le transport, ainsi que de la fabrication du ciment. Le taux de dioxyde de carbone dans l’atmosphère est actuellement plus élevé de 35 % par rapport à son niveau d’il y a 250 ans, avant l’ère industrielle.

D’autres évaluations internationales indiquent que le réchauffement de la surface de la Terre observé au cours des 50 dernières années est en grande partie lié à l’augmentation des concentrations de CO2 et autres gaz à effet de serre provoquée par les activités humaines.

Changement climatique dû aux variations de gaz dans l’atmosphère. Activités humaines depuis le début de l’ère industrielle.

L’érosion de l’ozone stratosphérique entraîne un forçage radiatif négatif, tandis que l’accumulation d’ozone troposphérique induit un forçage radiatif positif. Le forçage positif dû à l’accumulation d’ozone troposphérique est actuellement plus important que celui, négatif, associé à l’érosion de l’ozone stratosphérique. Ce forçage négatif contrebalance le forçage positif induit par les gaz halogènes qui érodent la couche d’ozone.

Gaz halogènes et hydrofluorocarbures (HFC).

Le forçage radiatif provoqué par les gaz halogènes et les hydrofluorocarbures constitue un autre lien d’importance entre l’appauvrissement de l’ozone et le changement climatique. Les halogènes sont responsables de l’érosion de la couche d’ozone et les HFC sont des gaz de substitution. Ces deux groupes induisent un forçage radiatif dans l’atmosphère, mais avec des portées très variables. Les principaux gaz de chaque groupe sont comparés dans la figure Q18-2 à partir de leurs potentiels d’appauvrissement de l’ozone (ozone depletion potentials, ODP) et de leurs potentiels de réchauffement climatique (global warming potentials, GWP), qui indiquent l’efficacité de chaque gaz à provoquer respectivement l’un ou l’autre phénomène. L’ODP des CFC-11 et CFC-12 et le GWP du CO2 se voient assignée une valeur de 1. Pour ce qui est de l’érosion de l’ozone, les haloalcanes sont les gaz les plus efficaces (à masse égale) et les HFC n’ont aucun effet. Au niveau du changement climatique, tous les gaz participent, le CFC-12 et le HFC-23 étant les plus efficaces (à masse égale). Les mesures du protocole de Montréal se sont soldées par une réduction des concentrations de CFC et une augmentation des concentrations d’hydrochlorofluorocarbures (HCFC) et de HFC, ce qui a réduit le forçage radiatif total de ces gaz. Il est important de noter qu’en dépit d’un potentiel de réchauffement limité en comparaison avec beaucoup d’autres gaz à effet de serre, le CO2 reste le gaz à effet de serre issu des activités humaines le plus nuisible, sa concentration dans l’atmosphère étant considérablement supérieure à celle des autres gaz.Au cours de l’ère industrielle, les principaux gaz halogènes, pris en groupe, représentent un forçage radiatif direct et positif comparable à celui imputable au méthane, le deuxième plus important gaz à effet de serre. Une baisse de la concentration de ces gaz et des forçages positifs qu’elle induit est prévue au cours des prochaines décennies. La croissance à venir des émissions d’hydrofluorocarbures, quoique incertaine, imprimera un forçage positif qui contrera l’érosion causée par les gaz nuisibles à la couche d’ozone. Enfin, la réduction des quantités de gaz radiatifs sera suivie d’une baisse de l’appauvrissement de la couche d’ozone stratosphérique et du forçage radiatif négatif qu’il induit.

Impact du changement climatique sur l’ozone.

Certains changements dans le climat terrestre peuvent avoir des conséquences sur l’avenir de la couche d’ozone. L’ozone stratosphérique est sensible aux variations de température et aux vents dans la stratosphère.

Ainsi, des températures plus basses et des vents polaires plus forts pourraient aggraver l’étendue et la gravité du trou dans l’ozone polaire en hiver. Si l’on s’attend d’une part à ce que la surface de la Terre se réchauffe en conséquence du forçage radiatif positif net induit par l’accumulation des gaz à effet de serre, on s’attend d’autre part à ce que la stratosphère se refroidisse. Une stratosphère plus froide impliquerait un allongement de la période durant laquelle les nuages polaires stratosphériques (polar stratospheric clouds, PSC) sont présents dans les régions polaires, avec pour résultat une aggravation de l’érosion de l’ozone en hiver. Dans la haute stratosphère, à des altitudes supérieures à celles où se forment les PSC, une baisse de la température devrait impliquer une hausse des quantités d’ozone. Une accélération du retour à la normale devrait en découler, des températures plus basses favorisant la production d’ozone plutôt que son érosion. De manière similaire, les variations dans la composition de l’atmosphère qui réchauffent le climat peuvent également jouer sur les quantités d’ozone.

Les activités humaines depuis le début de l’ère industrielle (aux alentours de 1750) ont provoqué l’accumulation de plusieurs gaz de longue durée, affectant l’équilibre radiatif de l’atmosphère terrestre. Ces gaz, connus sous le nom de « gaz à effet de serre », induisent des forçages radiatifs qui peuvent influer sur le climat. D’autres évaluations scientifiques internationales ont montré que les forçages radiatifs les plus conséquents sont dus en premier lieu au dioxyde de carbone, suivi du méthane, de l’ozone troposphérique, des gaz halogènes et du protoxyde d’azote. Les hausses de la concentration d’ozone dans la troposphère résultent de la pollution issue des activités humaines. Tous ces forçages sont positifs et entraînent un réchauffement de la surface de la Terre. Par contraste, l’appauvrissement de l’ozone stratosphérique constitue un forçage négatif minime qui refroidit la surface de la Terre. Dans les décennies à venir, une baisse des concentrations en gaz halogènes et de l’érosion de la couche d’ozone stratosphérique est prévue, ainsi qu’une réduction des forçages radiatifs qui en découlent. Le lien entre ces deux facteurs de forçage est un aspect important du forçage radiatif du changement climatique.