Les scientifiques trouvent une "empreinte" humaine dans l'augmentation de l'ozone dans la haute troposphère
Savoir où chercher ce signal aidera les chercheurs à identifier des sources spécifiques de ce puissant gaz à effet de serre
L'ozone peut être un agent bénéfique ou néfaste, selon l'endroit où il se trouve dans l'atmosphère. Dans la stratosphère, ce gaz incolore protège la Terre des rayons ultraviolets du soleil. Mais plus près du sol, l'ozone est un polluant atmosphérique nocif qui peut provoquer des problèmes de santé chroniques, notamment des douleurs thoraciques, des difficultés respiratoires et une altération de la fonction pulmonaire.
Et quelque part entre les deux, dans la haute troposphère - la couche de l'atmosphère située juste en dessous de la stratosphère, où se trouvent la plupart des avions - l'ozone contribue au réchauffement de la planète en tant que puissant gaz à effet de serre.
Certains signes indiquent que l'ozone continue à augmenter dans la haute troposphère malgré les efforts déployés par de nombreux pays pour réduire ses sources à la surface. Aujourd'hui, les scientifiques du MIT confirment que l'augmentation de l'ozone dans la haute troposphère est probablement due en grande partie à l'homme.
Dans un article publié, l'équipe indique qu'elle a détecté un signal clair de l'influence humaine sur les tendances de l'ozone dans la haute troposphère dans un enregistrement satellite de 17 ans commençant en 2005.
"Nous confirmons qu'il existe une tendance claire et croissante de l'ozone de la haute troposphère dans les latitudes moyennes septentrionales due aux êtres humains plutôt qu'au bruit climatique", explique l'auteur principal de l'étude, Xinyuan Yu, étudiant diplômé du département des sciences de la terre, de l'atmosphère et des planètes (EAPS) du MIT.
"Nous pouvons maintenant faire un travail de détective et essayer de comprendre quelles activités humaines spécifiques sont à l'origine de cette tendance de l'ozone", ajoute Arlene Fiore, co-auteur de l'étude et professeur Peter H. Stone et Paola Malanotte Stone au département des sciences de la terre, de l'atmosphère et des planètes du MIT.
Les auteurs de l'étude du MIT sont Sebastian Eastham et Qindan Zhu, ainsi que Benjamin Santer de l'université de Californie à Los Angeles, Gustavo Correa de l'université de Columbia, Jean-François Lamarque du National Center for Atmospheric Research et Jerald Zimeke du Goddard Space Flight Center de la NASA.
L'enchevêtrement de l'ozone
Comprendre les causes et les influences de l'ozone est un exercice difficile. L'ozone n'est pas émis directement, mais est le produit de "précurseurs" - des ingrédients de départ, tels que les oxydes d'azote et les composés organiques volatils (COV), qui réagissent en présence de la lumière du soleil pour former de l'ozone. Ces précurseurs proviennent des gaz d'échappement des véhicules, des centrales électriques, des solvants chimiques, des processus industriels, des émissions des avions et d'autres activités humaines.
La persistance de l'ozone dans l'atmosphère et sa durée dépendent d'un enchevêtrement de variables, notamment le type et l'étendue des activités humaines dans une zone donnée, ainsi que la variabilité naturelle du climat. Par exemple, une forte année El Niño pourrait modifier la circulation atmosphérique d'une manière qui affecte les concentrations d'ozone, quelle que soit la quantité d'ozone que l'homme contribue à l'atmosphère cette année-là.
Il est particulièrement difficile de distinguer les causes humaines des causes climatiques de la tendance de l'ozone, en particulier dans la haute troposphère. Le fait que dans la basse troposphère - la couche la plus basse de l'atmosphère, la plus proche du sol - l'ozone a cessé d'augmenter et a même diminué dans certaines régions des latitudes moyennes septentrionales au cours des dernières décennies vient compliquer les choses. Cette diminution de l'ozone de la basse troposphère est principalement due aux efforts déployés en Amérique du Nord et en Europe pour réduire les sources industrielles de pollution atmosphérique.
"Près de la surface, on a observé une diminution de l'ozone dans certaines régions, et ses variations sont plus étroitement liées aux émissions humaines", note M. Yu. "Dans la haute troposphère, les tendances de l'ozone sont moins bien suivies mais semblent se dissocier de celles observées près de la surface, et l'ozone est plus facilement influencé par la variabilité du climat. Nous ne savons donc pas si l'augmentation de l'ozone observée dans la haute troposphère est attribuable à l'homme, ni dans quelle mesure".
Un signal humain dans le bruit du climat
Yu et Fiore se sont demandé si une "empreinte" humaine dans les niveaux d'ozone, causée directement par les activités humaines, pouvait être suffisamment forte pour être détectée dans les observations par satellite dans la haute troposphère. Pour détecter un tel signal, les chercheurs devaient d'abord savoir ce qu'il fallait chercher.
Pour ce faire, ils se sont tournés vers des simulations du climat de la Terre et de la chimie atmosphérique. En suivant les approches développées dans la science du climat, ils ont pensé que s'ils pouvaient simuler un certain nombre de variations climatiques possibles au cours des dernières décennies, toutes avec des sources identiques d'émissions de précurseurs de l'ozone d'origine humaine, mais commençant chacune par une condition climatique légèrement différente, alors toute différence entre ces scénarios devrait être due à un bruit climatique. Par déduction, tout signal commun apparaissant lors de l'établissement de la moyenne des scénarios simulés devrait être dû à des causes humaines. Ce signal serait donc une "empreinte digitale" révélant la présence d'ozone d'origine humaine, que l'équipe pourrait rechercher dans les observations satellitaires actuelles.
Avec cette stratégie en tête, l'équipe a effectué des simulations à l'aide d'un modèle climatique chimique de pointe. Elle a exécuté plusieurs scénarios climatiques, chacun commençant en 1950 et se poursuivant jusqu'en 2014.
Ces simulations ont permis à l'équipe d'observer un signal clair et commun à tous les scénarios, qu'elle a identifié comme une empreinte humaine. Elle s'est ensuite penchée sur les produits relatifs à l'ozone troposphérique dérivés de plusieurs instruments embarqués à bord du satellite Aura de la NASA.
"Honnêtement, je pensais que les données satellitaires seraient trop bruyantes", admet M. Fiore. "Je ne m'attendais pas à ce que le modèle soit suffisamment robuste.
Mais les observations satellitaires qu'ils ont utilisées leur ont donné une chance suffisante. L'équipe a examiné les données relatives à l'ozone de la haute troposphère dérivées des produits satellitaires, pour les années 2005 à 2021, et a constaté qu'elle pouvait effectivement voir le signal d'ozone d'origine humaine que ses simulations avaient prédit. Le signal est particulièrement prononcé au-dessus de l'Asie, où l'activité industrielle a augmenté de manière significative au cours des dernières décennies et où l'ensoleillement abondant et les phénomènes météorologiques fréquents entraînent la pollution, y compris l'ozone et ses précurseurs, vers la haute troposphère.
Yu et Fiore cherchent maintenant à identifier les activités humaines spécifiques qui sont à l'origine de l'augmentation de l'ozone dans la haute troposphère.
"D'où vient cette tendance à la hausse ? S'agit-il des émissions proches de la surface provenant de la combustion de combustibles fossiles dans les moteurs de véhicules et les centrales électriques ? Des avions qui volent dans la haute troposphère ? De l'influence des incendies de forêt ? Ou une combinaison de tous ces facteurs ? explique M. Fiore. "Le fait de pouvoir distinguer les impacts d'origine humaine des variations naturelles du climat peut aider à élaborer des stratégies de lutte contre le changement climatique et la pollution atmosphérique."
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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