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La stratosphère, l’ozone et le refroidissement

On pourrait minimiser le problème de l’ozone stratosphérique et pourtant !
Nous voilà donc confronté à un problème découvert il y a plus de 20 ans : l’Ozone stratosphérique.
Mais en cette année 2005 : le record de température la plus basse a été observée au sommet de l’ouragan Wilma : -87°
Si l’ozone disparait dans la stratosphère, c’est que la stratosphère se refroidit.

Mais qu’en est il de la baisse des températures dans les latitudes moyennes et son influence sur le jet polaire qui pourrait bien être destabilisé ?

Gaz à effet de serre et Ozone :

En général, l’augmentation des gaz à effet de serre conduit à un refroidissement de la stratosphère, ce qui modifie la composition chimique de la stratosphère. Certaines études prévoient que le rythme actuel des changements climatiques augmentera sensiblement l’appauvrissement de la couche d’ozone stratosphérique arctique au cours de la prochaine décennie, avant une diminution notable des concentrations de chlorofluorocarbures. En dépit de l’identification de nombreuses rétroactions entre le climat et la couche d’ozone, aucun consensus quantitatif n’a été atteint dans la présente évaluation.

L’appauvrissement de la couche d’ozone contribue à l’augmentation de la pénétration par les rayons UV–B, ce qui a des effets néfastes sur la santé humaine et animale, sur les végétaux, etc. Au cours des vingt dernières années, l’appauvrissement de l’ozone stratosphérique a diminué le flux infrarouge vers la troposphère en provenance de la stratosphère inférieure (désormais plus froide). Ce même appauvrissement a également modifié les concentrations d’ozone troposphérique, et en facilitant l’augmentation de la pénétration de rayons ultraviolets dans la troposphère, a conduit à une destruction photochimique du CH4 plus rapide, diminuant ainsi son forçage radiatif. Le refroidissement du système climatique est une autre conséquence de ces effets.

La stratosphère

La stratosphère se situe entre 12 et 50 km d’altitude environ. Elle se caractérise par un profil de température qui augmente avec l’altitude, en raison de l’absorption des radiations solaires ultraviolettes par l’ozone stratosphérique. Les choses sont très différentes dans la troposphère (de 0 a 12 km d’altitude environ), ou, en général, la température baisse lorsque l’altitude augmente, en raison de l’expansion des gaz alors que la pression atmosphérique diminue. En d’autres termes, la stratosphère a un gradient de température négatif, alors que la troposphère a un gradient positif.

Dans le cas de la Terre, les radiations solaires sont a-peu-près constantes. Ceci implique qu’il existe un niveau dans l’atmosphère (appelé le niveau de radiation effectif) a la température de radiation effective (environ 252K). Ce point est situé dans la troposphère moyenne (environ 6 km d’altitude). Étant donne qu’une augmentation des GES implique une augmentation du gradient de température, les températures vont donc « pivoter » autour de ce point fixe : l’atmosphère en-dessous de ce point va se réchauffer, et l’atmosphère au-dessus se refroidir.

Même si la stratosphère a un gradient de température opposé a celui de la troposphère en raison de l’absorption par l’ozone, l’impact d’une augmentation des GES sera le même : comme la stratosphère est au-dessus du niveau de radiation effectif, celle-ci va se refroidir. Le refroidissement sera plus important aux hautes altitudes. Dans la troposphère, beaucoup d’autres paramètres influencent la température, principalement la concentration en vapeur d’eau, et donc le changement est limité par rapport a une atmosphère purement radiative. En conclusion, même si la troposphère se réchauffe lors d’une augmentation de GES, le plus fort changement n’est pas observe a la surface, mais dans la troposphère moyenne.

Bien entendu, cette explication est une approximation simplifiée, et d’autres mécanismes sont également importants (nuages, convection, dynamique, etc). Localement, le comportement atmosphérique peut être très différent. Néanmoins, a grande échelle, ce mécanisme est l’effet dominant.

Le Courant Jet

Au cours de la nuit polaire, la stratosphère se refroidit du fait de l’émission du rayonnement infrarouge, que ne vient plus compenser l’échauffement dû à l’absorption du rayonnement solaire par l’ozone. Le contraste de température entre les régions polaires, où la température peut atteindre -90°C à -100°C, et les latitudes moyennes, où elle est de l’ordre de -60°C, entraîne la formation d’un courant jet zonal d’ouest extrêmement rapide (plus de 200 km/h) appelé jet polaire, qui tourne autour d’une dépression centrée sur le pôle : le vortex.
Le jet dessine ainsi une frontière pratiquement infranchissable entre le milieu extérieur et le vortex, qui a pour effet de confiner l’air polaire pendant plusieurs mois à l’intérieur du vortex, évitant ainsi tout réchauffement par mélange avec l’air extérieur. Au retour du printemps, lorsque les latitudes moyennes se réchauffent en présence du rayonnement solaire, pour atteindre des températures de -50°C à -45°C, le gradient de température se creuse encore plus, le jet s’accélère et la circulation devient instable. On assiste alors à un renversement brutal de la circulation (appelé réchauffement brusque) où l’air froid du vortex polaire est remplacé en quelques jours par l’air chaud des latitudes moyennes. Le vortex est expulsé vers les latitudes moyennes, où il se dissout rapidement. En région polaire, la circulation d’ouest est remplacée par une circulation d’est, caractéristique de la période d’été.

Conclusion :

Pendant que l’ozone stratosphérique marque des signes significatifs de faiblesse, ceci cache autre chose. La stratosphère polaire atteint habituellement -90° à -100° alors que les latitudes moyennes atteignent -60°. Ainsi voici les nouvelles questions qui se posent : Un refroidissement de la stratosphère dans les latitudes moyennes pourrait il décaler le jet polaire vers le sud ? A lire le paragraphe précédent, il se pourrait qu’il y ait une possibilité d’une destabilisation du jet polaire. En effet, quelle peut être l’influence exacte d’une stratosphère à – de 87° dans les latitudes quasi centrales ? Dans les études actuelles, on démontre que le jet stream pourrait remonté plus haut, au nord, déversant de nombreuses tempêtes sur l’Europe, mais est ce que ces études prennent en compte le refroidissement des températures stratosphériques dans les latitudes moyennes ? Ce que nous constatons depuis quelques années pourrait bien s’inverser si ce facteur de cette année 2005 n’a pas été pris en compte.

sources : http://www.grida.no/ / http://www.realclimate.org/ / http://www.ens-lyon.fr/ / http://www.astrosurf.org/

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