L’évolution du climat de la Terre contient de nombreuses composantes. Et de nouvelles recherches ont montré à quel point la couche d’ozone est critique pour la température de surface de la Terre. Sans couche d’ozone, notre planète serait plus froide de 3,5 Kelvin.
De nombreux mécanismes de rétroaction et de forçage jouent un rôle dans la stabilisation et le réglage de la température moyenne globale de la Terre. Dans l’image la plus simple, nous recevons le rayonnement du soleil. Une partie de ce rayonnement rebondit sur notre haute atmosphère tandis que le reste se déplace vers le bas. Une partie de ce rayonnement est absorbée par l’air et le sol. Le reste du rayonnement se réfléchit sur la surface de la Terre. La majeure partie de celle-ci s’échappe dans l’espace, mais une partie est réabsorbée par l’atmosphère, créant un effet de serre qui réchauffe notre surface à des températures supérieures à ce qui pourrait être atteint sans elle.
Mais c’est une image très simpliste. En réalité, notre température et notre climat dépendent de tout, de l’abondance de diverses molécules dans l’atmosphère aux systèmes de circulation océaniques et atmosphériques.
Alors que la couche d’ozone de la haute atmosphère de la Terre est essentielle pour bloquer le rayonnement ultraviolet du soleil, la plupart des modèles climatiques ont ignoré le rôle de l’ozone dans l’étude du climat de la Terre. Cependant, des chercheurs ont étudié l’impact de la couche d’ozone dans un nouveau papier apparaissant sur le serveur de préimpression arXiv.
Nous n’avons pas toujours eu de couche d’ozone. Avant l’apparition de la vie, l’ozone était pratiquement inexistant dans notre atmosphère. Et la Terre a passé des milliards d’années avec seulement une couche d’ozone minimale. Ce n’est qu’à une époque relativement récente qu’il s’est stabilisé aux niveaux épais que nous voyons de nos jours. Et tandis que l’oxygène moléculaire qui compose une bonne partie de l’atmosphère terrestre joue peu de rôle dans le climat, la couche d’ozone le fait.
Pour étudier l’impact de la couche d’ozone, les chercheurs ont utilisé une suite de simulations du climat de la Terre. Ils ont fait varier la quantité d’ozone dans la haute atmosphère et ont permis à la température de la Terre d’atteindre un équilibre. Ils ont découvert que la présence d’ozone a un effet de réchauffement sur nos températures de surface, augmentant en moyenne la température de surface de la Terre d’environ 3,5 Kelvin. Si la couche d’ozone devait disparaître, que ce soit par l’homme ou par d’autres moyens, cela aurait un effet catastrophique sur notre climat.
Le principal effet d’un manque d’ozone serait un refroidissement de la haute stratosphère. L’air plus frais ne peut pas retenir autant d’humidité, et donc la stratosphère deviendrait plus sèche. La vapeur d’eau est un gaz à effet de serre important, et donc sans elle, l’effet de serre global de la Terre serait diminué.
Au-delà des changements de la température de la Terre, le manque d’ozone aurait des impacts significatifs sur notre climat global. Le manque d’ozone et le refroidissement de la stratosphère qui en résulte déstabiliseraient également cette couche de l’atmosphère en empêchant la formation de nuages. Cela forcerait les nuages à n’apparaître qu’à des altitudes plus basses et plus élevées
De plus, certains courants-jets seraient renforcés près de l’équateur, tandis que d’autres près des pôles seraient affaiblis. Cela aurait des conséquences dramatiques sur les conditions météorologiques saisonnières à toutes les latitudes.
L’atmosphère terrestre est un système riche et complexe, et ce résultat montre que chaque composant joue un rôle important.
Plus d’information:
Russell Deitrick et al, Effets des niveaux d’ozone sur le climat à travers l’histoire de la Terre, arXiv (2023). DOI : 10.48550/arxiv.2305.15477