Chaque année, les composés appauvrissant la couche d'ozone dans la haute atmosphère détruisent la couche d'ozone protectrice, et en particulier au-dessus de l'Antarctique. La couche d'ozone agit comme un écran solaire de la Terre en absorbant les rayons ultraviolets nocifs de la lumière solaire entrante qui peuvent provoquer le cancer de la peau et endommager les plantes, entre autres effets nocifs sur la vie sur Terre. Bien que ces différents composés libèrent chacun soit du chlore réactif, soit du brome, les deux actifs destructeurs d'ozone, au cours d'une série de réactions chimiques, les molécules ont une gamme de durées de vie différentes dans l'atmosphère qui peuvent affecter leur impact final sur la couche d'ozone et sa récupération future.

n un article Perspective paru dans le numéro du 8 décembre de Science , Des chercheurs de la NASA discutent des nuances qui distinguent trois catégories de composés et de leurs impacts sur l'ozone de la haute atmosphère :les composés de longue durée et d'origine humaine, composés à courte durée de vie et fabriqués par l'homme, et des composés à courte durée de vie et naturellement émis par l'océan. Tous les composés à longue durée de vie et certains composés anthropiques à courte durée de vie sont contrôlés par le Protocole de Montréal afin de réduire leur impact sur l'ozone. Les chercheurs constatent que les composés de longue durée dominent toujours les perspectives de récupération de l'ozone.

Cette discussion fait partie d'un débat scientifique en cours sur l'impact des composés appauvrissant la couche d'ozone à courte durée de vie qui restent dans l'atmosphère pendant moins de six mois, dont les émissions d'origine humaine ont augmenté. Il est pertinent pour le travail effectué par le Programme des Nations Unies pour l'environnement qui administre le Protocole de Montréal et ses amendements, l'accord mondial fondateur pour interdire et éliminer progressivement les composés destructeurs d'ozone. Actuellement, seules les substances appauvrissant la couche d'ozone dont la durée de vie dans l'atmosphère va d'un an à plus de 100 ans, sont contrôlés car ils restent dans l'atmosphère assez longtemps pour atteindre la haute atmosphère, appelé la stratosphère. Les composés à vie plus courte ne sont pas réglementés car leurs impacts sont moins importants.

« Le protocole de Montréal a été un énorme succès, " a déclaré le scientifique de l'atmosphère Qing Liang au Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland, et premier auteur de la perspective. En raison de la réglementation par le Protocole de Montréal, les niveaux de chlore et de brome appauvrissant la couche d'ozone ont cessé de croître dans l'atmosphère au milieu des années 90, et ont diminué à peu près au taux prévu. La couche d'ozone montre des signes de guérison.

Néanmoins, les substances contrôlées à vie longue, la majorité libérée avant 1987, devraient encore comprendre 56 pour cent du chlore et du brome stratosphériques totaux en 2050, selon l'analyse de Liang et de ses collègues. En revanche, au plus, seulement quatre pour cent du chlore et du brome devraient provenir de composés appauvrissant la couche d'ozone produits par l'homme et non réglementés. Le reste du chlore et du brome en 2050 proviendra des composés naturellement émis par l'océan. Mais à mesure que les températures des océans augmentent en raison du réchauffement climatique, leurs taux d'émission pourraient potentiellement augmenter de 20 % entre 2010 et 2100. Les feux de forêt, à la fois naturel et humain.

Les scientifiques de la NASA, l'Administration nationale océanique et atmosphérique, ainsi que d'autres agences internationales surveillent en permanence la couche d'ozone stratosphérique et les niveaux de produits chimiques appauvrissant la couche d'ozone à la surface de la Terre.

Qu'une substance atteigne la stratosphère ou non est le principal facteur qui dicte de quelle catégorie de composés il faut s'inquiéter, a déclaré la co-auteur Susan Strahan de la NASA Goddard. Plus la durée de vie d'une substance appauvrissant la couche d'ozone est longue, plus il faudra de temps pour atteindre la stratosphère et détruire l'ozone. Substances à courte durée de vie, d'autre part, auront un effet minime sur le retard de la récupération de l'ozone car ils sont plus susceptibles de se dégrader avant d'atteindre la stratosphère, elle a dit.

L'une de ces substances appelée dichlorométhane a récemment fait l'objet d'un examen minutieux en raison de l'augmentation de ses taux d'émission au cours des dernières années. C'est un substitut polyvalent pour de nombreux produits chimiques interdits dans l'industrie. Le dichlorométhane se décompose dans l'atmosphère en quatre mois environ et ses produits de dégradation nocifs sont complètement éliminés de l'atmosphère quelques années après leur émission.

« En raison de sa nature très éphémère, et le scénario improbable des émissions soutenant un taux de croissance élevé, il est hautement improbable que le dichlorométhane ait un impact majeur sur la couche d'ozone, ", a déclaré Liang. Liang pense que son taux d'émission se stabilisera une fois que les industries auront atteint leur capacité de charge en fonction de la demande économique.

En outre, les substances industrielles appauvrissant la couche d'ozone à courte durée de vie émises sur terre, souvent aux latitudes moyennes, voyage de quatre à six mois dans la stratosphère. Ceci est légèrement plus long que leur durée de vie et leur laisse plus de temps pour être détruits ou emportés par la pluie avant qu'ils n'atteignent la couche d'ozone, dit Liang.

Composés de brome à courte durée de vie naturellement libérés de la surface de l'océan, cependant, ont un impact plus prononcé sur l'ozone que leurs cousins ​​industriels de courte durée. Parce qu'ils sont rejetés en grande quantité par les océans tropicaux, ils sont rapidement transportés par les orages tropicaux dans la stratosphère en un mois ou deux, où ils peuvent détruire l'ozone pendant une plus grande partie de leur vie.

"L'autre facteur majeur est le changement climatique. Alors que les océans tropicaux se réchauffent, les émissions naturelles de brome de méthyle et d'autres espèces bromées à vie courte vont augmenter, " dit Strahan. " Et tu ne peux pas désactiver ça. Alors que l'océan se réchauffe, l'augmentation des émissions se poursuit."

Les produits chimiques interdits qui continuent d'entrer et de s'accumuler dans l'atmosphère sont également préoccupants. Un exemple est le tétrachlorure de carbone, qui est réglementé par le Protocole de Montréal et a une durée de vie de 33 ans dans l'atmosphère. Pendant sa fabrication, l'utilisation et la destruction sont surveillées et signalées avec précision, il se forme également comme sous-produit dans les chaînes de production de chloroforme et de dichlorométhane. Parce qu'il est très volatil, il a des émissions involontaires qui s'échappent dans l'atmosphère, dit Liang. Ce n'est probablement pas la seule substance réglementée appauvrissant la couche d'ozone qui s'échappe sans être comptabilisée de la chaîne de production d'autres produits chimiques.

Liang et Strahan ont basé leur analyse sur une combinaison de simulations de modèles informatiques de l'atmosphère et de mesures des concentrations des produits chimiques appauvrissant la couche d'ozone. Le modèle Goddard Earth Observing System Version 5 (GEOS-5) de la NASA simule l'atmosphère en 3D, qui permet à l'équipe de recherche de suivre les gaz atmosphériques depuis leurs sources au sol tout au long de leur voyage vers la haute atmosphère. Le modèle est soutenu par des observations de satellites, des réseaux au sol qui mesurent les produits chimiques appauvrissant la couche d'ozone dans le monde réel, et par des observations de deux décennies de campagnes de terrain d'avions de la NASA, y compris la plus récente Airborne Tropical Tropopause Experiment (ATTREX) en 2013 et l'étude atmosphérique mondiale de tomographie atmosphérique (ATom), qui a effectué trois déploiements depuis 2016.