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L’ozone troposphérique en Antarctique : Une vigie des futurs changements de la capacité oxydante liée à la glace de mer et la couche d’ozone stratosphérique ?

par LEGRAND Michel - 1er juillet 2016 - ( maj : 29 juin 2016 )

A l’instar des oxydants comme les radicaux OH et les radicaux halogénés (BrO) dont l’étude demande le déploiement sur le terrain d’équipements lourds (spectrométrie de masse à ionisation chimique, spectrométrie d’adsorption), l’ozone est un oxydant beaucoup plus facile et moins coûteux à mesurer. Il est sensible tant à la chimie des NOx qu’à celle des halogènes. Ainsi une masse d’air Antarctique soumise en été aux émissions de NOx de la neige s’enrichira en ozone à raison de 1-4 ppbv par jour tandis qu’au printemps une masse d’air en contact avec la glace de mer peut voir sa teneur chuter de 10 à 20 ppbv suivant la teneur en BrO. Son temps de vie, beaucoup plus long que celui des radicaux OH et BrO, confère à l’ozone un certain caractère intégrateur de la chimie expérimentée par la masse d’air durant les jours précédents. Sur la base d’observations pluriannuelles d’ozone, initiées dans le cadre du SO CESOA à Concordia en 2007 et à DDU en 2004, nous avons comparé le comportement de l’ozone dans ces deux sites de l’Antarctique de l’Est avec celui de Pôle Sud, Syowa (également situé en Antarctique de l’Est), Halley et Neumayer (situés en Antarctique de l’Ouest).

Concernant les régions côtières, la Figure ci-dessous illustre bien le contraste entre l’Antarctique de l’Ouest et l’Antarctique de l’Est avec une chimie des halogènes au printemps plus active à l’Ouest (valeurs d’ozone chutant à 10 ppbv) qu’à l’Est en accord avec une présence accrue de glace de mer. A l’inverse, en été, un transport important depuis le plateau d’oxydants liés à la chimie des NOx se produit en Antarctique de l’Est, et plus particulièrement en Terre Adélie (valeurs d’ozone dépassant 30 ppbv en été) en liaison avec la topographie. Si les teneurs en ozone sont similaires à Pôle Sud et Concordia, notre étude montre une canopée oxydante plus importante à Concordia qu’à Pole sud résultant d’un couplage radiation/dynamique/chimie plus favorable à la production d’ozone dans une couche limite plus épaisse et mieux mélangée.

On peut s’attendre à une évolution des teneurs en ozone dans le futur, par exemple suite au rétablissement de la couche d’ozone (diminution du rayonnement UV en surface) ou à l’évolution de la glace de mer, il conviendrait donc de poursuivre son monitoring en différents sites de l’Antarctique, tant en régions côtières que sur le plateau.

M. Legrand, S. Preunkert, J. Savarino, M. M. Frey, A. Kukui, D. Helmig, B. Jourdain, A. Jones, R. Weller, N. Brough, and H. Gallée : Inter-annual variability of surface ozone at coastal (Dumont d’Urville, 2004–2014) and inland (Concordia, 2007–2014) sites in East Antarctica

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