Environnement : qu'est-il advenu du trou dans la couche d'ozone ?

Dans les années 1990, le trou dans la couche d'ozone de la planète était une crise mondiale urgente - si nous l'avions ignoré, il y en aurait plusieurs aujourd'hui.

À la fin des années 1970, Jonathan Shanklin, météorologue au British Antarctic Survey, passait une grande partie de son temps dans un bureau de Cambridge à examiner des données provenant du continent le plus au sud de notre planète.

Shanklin était chargé de superviser la numérisation des enregistrements papier et de calculer les valeurs des spectrophotomètres Dobson - des instruments terrestres qui mesurent les variations de l'ozone atmosphérique.

Au fil des annnées, M. Shanklin s’est rendu compte qu’il se passait quelque chose. Après près de deux décennies de mesures relativement constantes, il a remarqué que les niveaux d'ozone avaient commencé à baisser à la fin des années 1970. Au début, les patrons de Shanklin n'étaient pas aussi certains que lui que quelque chose se passait, ce qui le frustrait.

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En 1984, la couche d'ozone au-dessus de la station de recherche de Halley Bay en Antarctique avait perdu un tiers de son épaisseur par rapport aux décennies précédentes. Shanklin et ses collègues Joe Farman et Brian Gardiner ont publié leurs conclusions l'année suivante, suggérant un lien avec un composé d'origine humaine appelé chlorofluorocarbones (CFC), utilisé dans les aérosols et les dispositifs de refroidissement. Leur découverte, l'amincissement de la couche d'ozone au-dessus de l'Antarctique, est connue sous le nom de "trou d'ozone".

Lorsque la nouvelle de cette découverte s'est répandue, l'inquiétude a gagné le monde entier. Les prévisions selon lesquelles la destruction de la couche d'ozone aurait un impact négatif sur la santé des êtres humains et des écosystèmes ont suscité la peur du public, mobilisé les recherches scientifiques et incité les gouvernements du monde entier à collaborer comme jamais auparavant.

Depuis son apogée, l'histoire de l'un des problèmes environnementaux les plus graves auxquels l'humanité ait été confrontée a largement disparu des radars.

Plus de 30 ans après sa découverte, qu'est-il advenu du trou dans la couche d'ozone ?

Un phénomène vital

L'ozone se trouve principalement dans la stratosphère, une couche de l'atmosphère située entre 10 et 50 km au-dessus de la surface de la Terre. Cette couche d'ozone forme un bouclier protecteur invisible au-dessus de la planète, absorbant les rayons UV nocifs du soleil. Sans elle, la vie sur Terre ne serait pas possible.

Le British Antarctic Survey a commencé à mesurer les concentrations d'ozone au-dessus de l'Antarctique dans les années 1950. Mais plusieurs décennies se sont écoulées avant que l'on se rende compte qu'il y avait un problème.

En 1974, les scientifiques Mario Molina et F. Sherry Rowland ont publié un article théorisant que les CFC pouvaient détruire l'ozone dans la stratosphère terrestre. Jusqu'alors, on pensait que les CFC étaient inoffensifs, mais Molina et Rowland ont suggéré que cette hypothèse était fausse. Leurs conclusions ont été attaquées par l'industrie, qui insistait sur la sécurité de ses produits. Parmi les scientifiques, leurs recherches ont été contestées. Les projections indiquaient que l'appauvrissement de la couche d'ozone serait mineur - entre 2 et 4 % - et beaucoup pensaient qu'il se produirait sur une échelle de temps de plusieurs siècles.

L'utilisation des CFC s'est poursuivi sans relâche et, dans les années 1970, ils étaient omniprésents dans le monde entier, utilisés comme réfrigérants dans les réfrigérateurs et les climatiseurs, dans les bombes aérosols et comme agents de nettoyage industriels.

À peine dix ans plus tard, en 1985, le British Antarctic Survey confirmait l'existence d'un trou dans la couche d'ozone et suggérait un lien avec les CFC - donnant raison aux travaux de Molina et Rowland, qui ont finalement reçu le prix Nobel de chimie en 1995. Pire encore, l'appauvrissement se produisait beaucoup plus rapidement que prévu.

"C'était vraiment très choquant", déclare Shanklin, aujourd'hui membre émérite du British Antarctic Survey.

Dès lors, les scientifiques se sont lancés dans une course pour comprendre comment et pourquoi cela se produisait.

Un mystère chimique

En 1986, alors que l'hiver antarctique touchait à sa fin, Susan Solomon, chercheuse à la National Oceanic and Atmospheric Administration du gouvernement américain, a conduit une équipe de scientifiques à la base de McMurdo en quête de réponses.

À l'époque, les scientifiques débattaient de trois théories possibles, dont l'une avait été proposée par Solomon : la réponse pourrait résider dans la chimie de surface impliquant le chlore sur les nuages stratosphériques polaires, qui se produisent à des latitudes élevées et ne se forment que lors des températures très basses de l'hiver polaire.

"C'était un grand mystère", déclare Solomon, aujourd'hui professeur de chimie atmosphérique et de science du climat au MIT. Ses recherches ont permis d'expliquer comment et pourquoi le trou d'ozone se produit en Antarctique. "Toutes les données indiquaient que la combinaison de l'augmentation du chlore due à l'utilisation humaine des CFC et de la présence de nuages stratosphériques polaires était le déclencheur de ce qui s'est passé."

La surveillance par satellite a confirmé que l'appauvrissement de la couche d'ozone s'étendait sur une vaste région - 20 millions de km².

La menace sérieuse que représente l'appauvrissement de la couche d'ozone - augmentation des cancers de la peau et des cataractes chez l'homme, atteinte à la croissance des plantes, aux cultures agricoles et aux animaux, problèmes de reproduction chez les poissons, les crabes, les grenouilles et le phytoplancton, base de la chaîne alimentaire marine - a incité la communauté internationale à agir et à collaborer.

Mais vu la gravité de la menace que représentait le trou d'ozone, pourquoi n'en entendons-nous plus souvent parler ?

"Ce n'est plus la même cause d'alarme qu'autrefois", déclare Laura Revell, professeur associé de physique environnementale à l'université de Canterbury, en Nouvelle-Zélande. Cela est dû en grande partie aux mesures internationales sans précédent que les gouvernements ont prises pour s'attaquer au problème.

Changement climatique :

Pensant que l'appauvrissement de la couche d'ozone serait faible et se produirait dans un avenir lointain, les responsables politiques internationaux ont d'abord adopté une approche prudente de la protection de l'ozone. En 1977, un plan d'action mondial a été adopté, prévoyant la surveillance de l'ozone et du rayonnement solaire, des recherches sur les effets de l'appauvrissement de la couche d'ozone sur la santé humaine, les écosystèmes et le climat, ainsi qu'une évaluation coûts-avantages des mesures de contrôle.

Quelques mois avant la découverte du trou dans la couche d'ozone par les scientifiques britanniques, ce plan a débouché sur la convention de Vienne de 1985, qui préconise la poursuite des recherches. Mais elle ne prévoyait pas de contrôles juridiquement contraignants pour la réduction des CFC, ce qui en a déçu plus d'un.

Après la découverte du trou dans la couche d'ozone, de lourds investissements dans la recherche scientifique, la mobilisation de ressources économiques et une action politique internationale coordonnée ont permis de renverser la situation.

En 1987, le protocole de Montréal a été adopté pour protéger la couche d'ozone en éliminant progressivement les substances chimiques qui l'appauvrissent. Pour favoriser le respect du protocole, le traité a reconnu des "responsabilités communes mais différenciées", en échelonnant les calendriers d'élimination progressive pour les pays développés et les pays en développement et en créant un fonds multilatéral chargé de fournir une assistance financière et technique pour aider les pays en développement à remplir leurs obligations.

Dans les années 1990 et au début des années 2000, la production et la consommation de CFC ont été stoppées. En 2009, 98 % des substances chimiques visées par le traité avaient été éliminées. Six amendements - que le traité autorise lorsque des preuves scientifiques montrent que des mesures supplémentaires sont nécessaires - ont conduit à des restrictions toujours plus strictes sur les substances introduites pour remplacer les CFC, comme les hydro chlorofluorocarbures (HCFC) et les hydrofluorocarbures (HFC). Bien que bons pour la couche d'ozone, ces produits de remplacement se sont avérés mauvais pour le climat. Le potentiel de réchauffement planétaire du HCFC le plus couramment utilisé, par exemple, est presque 2 000 fois plus élevé que celui du dioxyde de carbone.

Les avantages du traité pour le climat ont été un effet secondaire positif. En 2010, les réductions d'émissions dues au protocole de Montréal étaient comprises entre 9,7 et 12,5 gigatonnes d'équivalent CO2, soit environ cinq à six fois plus que l'objectif du protocole de Kyoto, un traité international adopté en 1997 qui visait à réduire les émissions de gaz à effet de serre. L'adoption en 2016 de l'amendement de Kigali, qui limitera l'utilisation des HFC, permettra d'éviter jusqu'à 0,5 C de réchauffement climatique d'ici à 2100.

"On pourrait dire que [le protocole de Montréal] est une partie de législation sur la protection du climat beaucoup plus réussie que tous les autres accords [climatiques] que nous avons eus jusqu'à présent", déclare M. Revell.

Depuis son adoption, le protocole de Montréal a été signé par tous les pays de la planète - à ce jour, c'est le seul traité à être universellement ratifié. Il est largement considéré comme un triomphe de la coopération internationale en matière d'environnement. Selon certains modèles, le protocole de Montréal et ses amendements ont contribué à prévenir jusqu'à deux millions de cas de cancer de la peau par an et à éviter des millions de cas de cataracte dans le monde.

Si le monde n'avait pas interdit les CFC, nous nous trouverions aujourd'hui au bord de l'appauvrissement massif de la couche d'ozone. "D'ici 2050, il est assez bien établi que nous aurions des conditions semblables à un trou d'ozone sur toute la planète, et que celle-ci serait devenue inhabitable", déclare Solomon.

M. Solomon attribue à trois facteurs la rapidité avec laquelle le problème a été traité : le danger clair et présent que le trou d'ozone représentait pour la santé humaine a rendu le problème personnel, l'imagerie satellitaire a rendu le problème perceptible et il existait des solutions pratiques - les substances appauvrissant la couche d'ozone pouvaient être remplacées assez rapidement et facilement.

Un long rétablissement

Aujourd'hui, le trou d'ozone existe toujours, se formant chaque année au-dessus de l'Antarctique au printemps. Il se referme au cours de l'été, lorsque l'air stratosphérique des latitudes inférieures est mélangé à l'ozone, ce qui permet de le réparer jusqu'au printemps suivant, lorsque le cycle recommence. Mais il semble que l'ozone commence à disparaître - et à se reconstituer plus ou moins comme prévu, selon M. Solomon. D'après les évaluations scientifiques, la couche d'ozone devrait retrouver les niveaux d'avant 1980 vers le milieu du siècle. La guérison est lente en raison de la longue durée de vie des molécules appauvrissant la couche d'ozone. Certaines persistent dans l'atmosphère pendant 50 à 150 ans avant de se désintégrer.

Malgré le succès global du protocole de Montréal, il y a eu des revers. En 2018, par exemple, on a constaté que la concentration de CFC-11, interdit depuis 2010, ne diminuait pas aussi rapidement que prévu, ce qui laisse penser que des émissions non déclarées proviennent de quelque part. L'Agence d'investigation environnementale a retracé ces émissions jusqu'à des usines en Chine, qui le fabriquaient pour l'utiliser dans la mousse d'isolation. Une fois l'affaire rendue publique, le gouvernement chinois a rapidement pris des mesures et les scientifiques affirment que nous sommes maintenant sur la bonne voie.

Pour Mme Shanklin, cela souligne l'importance vitale de la surveillance à long terme des variables environnementales, qu'il s'agisse des CFC, de la température ou des indicateurs de biodiversité. "Si nous ne les surveillons pas, nous ne savons pas si nous avons des problèmes ou non, et si vous ne savez pas que vous avez des problèmes, vous ne pouvez pas prendre de mesures préventives et je pense que c'est une partie essentielle de cette histoire."

Et l'avenir n'est pas sans risques. Les éruptions volcaniques majeures entraînent généralement des pertes d'ozone à court terme, tandis que le protoxyde d'azote, un puissant gaz à effet de serre émis par les applications d'engrais dans l'agriculture, est également une puissante substance appauvrissant la couche d'ozone. Cependant, il n'est pas contrôlé par le protocole de Montréal, explique M. Revell, et les émissions augmentent.

Il existe également des activités dont nous ne comprenons pas encore totalement l'impact mais qui pourraient présenter des risques, comme les lancements de fusées et la géo-ingénierie au sulfate - l'idée que nous pouvons éviter les pires effets du réchauffement climatique en pompant des aérosols dans la stratosphère pour refroidir le climat, en faisant en sorte que la lumière du soleil soit réfléchie par ces particules d'aérosol.

"Il est très important de garder à l'esprit les leçons tirées de l'histoire du trou d'ozone et de s'assurer que nous sommes constamment conscients de ce qui se passe dans la stratosphère", déclare M. Revell. "Le risque est que nous causions des dommages imprévus à la couche d'ozone si de telles évaluations ne sont pas effectuées à l'avance."

On a tendance à comparer le trou dans la couche d'ozone au changement climatique. Pourtant, si le protocole de Montréal démontre que nous pouvons nous attaquer aux grands problèmes environnementaux, la comparaison ne va pas plus loin. Les CFC étaient un composant remplaçable de quelques produits. Les combustibles fossiles sont omniprésents dans notre mode de vie, ils ne peuvent pas être remplacés aussi facilement et la plupart des gouvernements et des industries ont, jusqu'à présent, résisté à la réduction des émissions de combustibles fossiles.

Pour M. Shanklin, il est triste de se retrouver dans cette situation, dans l'impasse sur l'action climatique, à discuter encore de ce que nous pourrions faire, alors qu'il y a un exemple si clair dont nous pouvons tirer des leçons.

"La création du trou dans la couche d'ozone a montré à quelle vitesse nous pouvons modifier notre environnement planétaire, et cette leçon n'est pas suffisamment prise au sérieux par les responsables politiques", déclare M. Shanklin. "Le changement climatique est un réel problème de grande envergure. Mais cela n'exonère pas les politiciens de la responsabilité de prendre les décisions nécessaires."