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  le trou d'ozone
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Bel
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MessagePosté le: Mar 10 Fév - 10:21 (2009) Répondre en citant

Partie I: le trou d'ozone et son histoire
La génèse ...

D'importantes pertes d'ozone dans la basse stratosphère en Antarctique furent observées pour la première fois dans les années 70 par un groupe de recherche britannique du British Antarctic Survey (BAS) qui effectuait des mesures de l'atmosphère au-dessus de l'Antarctique depuis une base de recherche du genre de celle représentée sur la photographie de droite.
Pour plus d'informations (en anglais) au sujet de la base de recherche de Halley
ou bien des stations de recherche du BAS en Antarctique
Pour la petite histoire, lors des premières mesures effectuées en 1985, la diminution du contenu de l'ozone dans la stratosphère était si importante que les scientifiques crurent d'abord à un défaut de leur instrument. D'autres mesures furent faites avec de nouveaux instruments et ce ne fut que plusieurs mois plus tard, après confirmation des premières mesures, que cette destruction d'ozone fut acceptée comme un fait réel.
Une autre histoire veut que les mesures satellitales TOMS ne montrèrent pas cette importante perte d'ozone car les programmes informatiques permettant d'analyser les données brutes fournies par l'instrument, étaient alors conçus pour traiter les basses valeurs d'ozone comme mesures erronées! Les analyses ultérieures de ces données brutes, après la publication des résultats obtenus par les scientifiques du British Antarctic Survey, confirmèrent alors leurs résultats et montrèrent même que la destruction d'ozone était un phénomène rapide et de grande échelle, affectant la presque-totalité du continent Antarctique.
Qu'est-ce que l'ozone et comment se forme-t'il?
L'ozone (O3 : 3 atomes d'oxygène) est naturellement présent dans l'atmosphère.
L'atmosphère terrestre est composée de différentes couches. Nous vivons dans la "troposphère" où la plupart des phénomènes météorologiques ont lieu, tels la pluie, la neige et les nuages. Au-dessus de la troposphère se trouve la "stratosphère"; une région de l'atmosphère importante où se produisent le trou d'ozone et le réchauffement global de la planète. Les avions de lignes supersoniques comme Concorde, volent dans la partie inférieure de la stratosphère alors que les avions subsoniques des lignes commerciales se déplacent généralement dans la troposphère. La fine épaisseur d'atmosphère comprise entre les deux précédentes couches est appelée "tropopause".
L'ozone forme une couche dans la stratosphère, d'épaisseur minimale aux tropiques (à proximité de l'équateur) et plus dense au fur et à mesure que l'on s'éloigne vers les pôles. La quantité totale d'ozone au-dessus d'un point de la surface terrestre est mesurée en unités Dobson (DU pour Dobson Units en anglais) - en moyenne ~260 DU près des tropiques et plus forte partout ailleurs, avec d'importantes variations saisonnières. L'ozone est créé lorsque le rayonnement ultra-violet (lumière solaire) pénêtre la stratosphère, dissociant (ou "éclatant") une petite partie de l'oxygène moléculaire (O2) en atomes d'oxygène (O) . L'oxygène atomique se recombine alors très rapidement avec l'oxygène moléculaire pour former de l'ozone:
Citation:

O2 + hv -> O + O (1)
O + O2 -> O3 (2)
(1/v = longueur d'onde < ~ 240 nm)


Bien qu'au sol, l'ozone soit nuisible à la santé - il s'agit d'un constituant principal des nuages de pollution d'origine photochimique -, sa présence dans la stratosphère est primordiale car ne nous ne pourrions survivre sans cela. Au-dessus de nous, dans la stratosphère, il absorbe une partie du rayonnement ultra-violet (UV) d'origine solaire (entre les longueurs d'onde 240 et 320 nm), nuisible à la santé car pouvant être entre autres, source de cancer de la peau et de dommages sur la végétation.
Bien que le rayonnement UV décompose la molécule d'ozone, l'ozone peut se reformer au moyen des réactions chimiques suivantes, qui ne se traduisent pas par une perte nette d'ozone :
Citation:

O3 + hv -> O2 + O (3)
O + O2 -> O3 (2) (même réaction que ci-dessus)



L'ozone est aussi détruit par la réaction suivante :
Citation:

O + O3 -> O2 + O2 (4)


Le cycle de Chapman Les réactions précédentes, notées de (1) à (4) sont connues sous le nom de "cycle de Chapman". La réaction (2) est plus lente lorsque l'altitude augmente, alors que la réaction (3) s'accélère. La concentration en ozone résulte alors de l'équilibre entre ces deux réactions qui entrent en compétition entre elles. Dans la haute atmosphère où le rayonnement UV est important, l'oxygène atomique est prédominant. Au fur et à mesure que l'altitude décroît dans la stratosphère, l'air devient plus dense, l'absorption du rayonnement UV s'accentue et le maximum d'ozone se situe à environ 20 km d'altitude. Lorsque l'on continue à se rapprocher du sol, l'intensité du rayonnement UV diminue ainsi que la concentration en ozone. La couche d'ozone formée dans la stratosphère par ces réactions est appelée parfois "couche de Chapman". Les réactions manquantes. Mais la théorie de Chapman pose un problème : dans les années 60, on réalisa que la perte d'ozone par la réaction (4) était trop lente. Elle ne suffisait pas à elle-seule à détruire la quantité d'ozone requise pour obtenir les valeurs mesurées dans l'atmosphère réelle. Il devait exister d'autres réactions, plus rapides et contrôlant l'équilibre de l'ozone dans la stratosphère. Nous en apprendrons plus lors de la troisième partie de cette découverte du trou d'ozone. Qu'est-ce que le trou d'ozone?

Le phénomène du trou d'ozone est généralement associé - à tort - et par la presse et par le public à celui du réchauffement global de la planète. Bien qu'il existe un lien car l'ozone est un gaz à effet de serre, le trou d'ozone est malgré tout un problème entièrement spécifique. Néanmoins, il s'agit d'un témoignage supplémentaire de l'effet des activités humaines sur l'environnement.
Au-dessus de l'Antarctique (et plus récemment, au-dessus de l'Arctique), depuis les quinze dernières années, l'ozone stratosphérique est détruit à certaines périodes de l'année. Ceci est principalement dû au rejet de composés chimiques fabriqués par l'homme et comprenant des composés chlorés tels que les CFC (Chloro-Fluoro-Carbures), des composés bromés reliés aux espèces halogénées, et des oxydes d'azotes (NOx). Les CFC sont d'utilisation courante dans l'industrie et la vie quotidienne: on les trouve dans les systèmes réfrigérants, d'air-conditionné, les bombes aérosols, les solvants ainsi que dans la production de certains types d'emballage. Les oxydes d'azote sont quant à eux, produits par les processus de combustion. On les retrouve par exemple parmi les effluents des réacteurs d'avions.
Une description plus détaillée de la chimie atmosphérique sera fournie en partie III.
Les niveaux de diminution d'ozone ont révélé l'incroyable degré d'instabilité de l'atmosphère, et l'ozone continue toujours à être détruit. L'association Greenpeace a répertorié les problèmes et questions que cela soulève.
Et qu'est-il fait pour y remédier?
Le premier accord global pour réduire les CFC fut la signature du Protocole de Montréal en 1987, avec pour objectif la réduction de moitié de leur production et de leur émission à l'horizon 2000. Deux amendements à cet accord ont été adoptés par la suite à la lumière des avancées de la recherche scientifique et de la meilleure compréhension du problème, le dernier en date ayant eu lieu en 1992. Un accord a été trouvé sur le contrôle de la production d'halocarbures par l'industrie jusqu'en 2030. Les principaux CFC ne sont plus produits par aucun des signataires après la fin de l'année 1995, excepté en quantités limitées pour des usages primordiaux comme en médecine.
Les pays membres de la Communauté Economique Européenne ont même adopté des mesures encore plus strictes que celles requises par le protocole de Montréal. Reconnaissant leurs responsabilités vis-à-vis de l'environnement et de la planète, ils se sont mis d'accord pour stopper toute production des principaux CFC au début de l'année 1995. Des délais plus courts pour mettre fin à l'utilisation d'autres substances réduisant la couche d'ozone ont également été adoptés.
Les premières estimations laissent à penser que ces restrictions pourraient conduire à un retour à la normale vers 2050; l'Organisation Météorologique Mondiale estime que cela aura lieu en 2045 (rapports OMM #25, #37), mais de récents travaux suggèrent que le problème est peut-être, de plus grande échelle qu'on ne le pensait auparavant.

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Dernière édition par Bel le Mar 10 Fév - 10:33 (2009); édité 1 fois
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MessagePosté le: Mar 10 Fév - 10:24 (2009) Répondre en citant

Partie II: Les pertes d'ozone en Antarctique au cours des dernières années Pourquoi en Antarctique?
Il existe maintenant de nombreuses mesures et observations des variations de l'ozone qui se produisent au-dessus du continent antarctique. Ces mesures proviennent d'instruments au sol installés dans les bases de recherche en Antarctique, embarqués à bord d'avions lors de campagnes de mesures ou sur des satellites.
La destruction d'ozone a d'abord été détectée dans la stratosphère au-dessus de l'Antarctique (Cf. Partie I). Bien que la réduction de la couche d'ozone ait également été observée aux moyennes latitudes et en Arctique, la perte la plus importante et la plus significative a lieu dans la basse stratosphère en Antarctique, où pratiquement tout l'ozone est irrémédiablement détruit sur une superficie de la taille du continent antarctique et sur une épaisseur de plusieurs kilomètres dans la basse stratosphère.

Les mesures à Halley Bay en Antarctique
La figure de droite montre la quantité totale d'ozone mesurée au-dessus de la station d'Halley Bay en Antarctique. Chaque point représente la quantité totale d'ozone en moyenne pour le mois d'octobre de chaque années. Remarquez le changement soudain de la pente de la courbe qui s'est opéré à partir de 1975 environ. En 1994, la quantité totale d'ozone pour le mois d'octobre était inférieure à la moitié de sa valeur durant les années 1970, soit 20 ans plus tôt. Cette chute dramatique de l'ozone est due à l'emploi de produits chimiques fabriqués par l'Homme, connus sous le noms de "composés halogénés" qui incluent les désormais tristement célèbres CFC communément utilisés dans les réfrigérateurs, etc. Ces CFC rejetés au niveau du sol, se sont progressivement élevés dans l'atmosphère jusqu'à atteindre les couches où le rayonnement UV d'origine solaire est suffisamment fort pour casser ces molécules et ainsi relacher des atomes de chlore (et de brome) actifs et potentiellement dangereux qui, sous certaines conditions, peuvent détruire l'ozone. Nous en découvrirons davantage quant à la chimie relative à cette destruction de l'ozone dans la partie III de cette découverte du trou d'ozone.
Des mesures régulières d'ozone sont effectuées depuis la station de recherche d'Halley Bay depuis de nombreuses années. Elles montrent que la destruction est maximale au mois d'octobre, durant le printemps austral.

Les mesures satellitales TOMS TOMS (pour Total Ozone Mapping Spectrometer en anglais) est un instrument satellital permettant d'avoir une vue globale de la quantité totale d'ozone. L'animation suivante montre comment les niveaux d'ozone ont changé au-dessus de l'Antarctique durant les 15 dernières années. Les mesures sont effectuées tous les jours; les séquences du film, quant à elles, ont été obtenues à partir des moyennes mensuelles de ces données. Ces mesures sont librement accessibles depuis différents sites internet, dont la banque de données du British Atmospheric Data Centre au Royaume-Uni.

L'instrument TOMS mesure la quantité totale d'ozone à l'aide de la rétro-diffusion de la lumière solaire, notamment dans la partie UV du spectre solaire. Les bandes spectrales mesurées sont centrées sur les longueurs d'onde de 312.5, 317.5, 331.3, 339.9, 360.0 et 380.0 nanomètres. Les quatre premières longueurs d'onde sont plus ou moins bien absorbées en fonction des quantités d'ozone dans l'atmosphère; les deux dernières longueurs d'onde servent à déterminer la réflectivité du sol. Les quantités d'ozone alors déterminées sont appelées 'colonnes d'ozone' (exprimées en unités Dobson (DU)).
Lors de l'hiver austral (de mai à juillet), les mesures sont donc impossibles près du pôle Sud à cause de la présence de la nuit polaire.
Vous pouvez obtenir de plus amples informations (en anglais) en visitant la page web TOMS .
 
Moyennes mensuelles pour différents mois d'octobre
Il est important de connaître les différences de comportement de l'atmosphère d'année en année. Malgré le fait que les processus conduisants à la destruction de l'ozone se reproduisent chaque année, leurs effets sur la couche d'ozone sont modulés par les conditions météorologiques de l'atmosphère en Antarctique. Ces différences correspondent à la "variabilité" de l'atmosphère. Cette variabilité conduit à des changements de la quantité d'ozone détruite et des dates auxquelles cette destruction commence et finit. Pour illustrer cette variabilité de l'atmosphère, les moyennes mensuelles des mois d'octobre de 1980 à 1991 sont reproduites ci-dessous. 
 
 




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MessagePosté le: Mar 10 Fév - 10:27 (2009) Répondre en citant

Partie III. L'interprétation scientifique du trou d'ozone Introduction
L'impact des activités humaines qui perturbent la couche d'ozone est de plus en plus évident au regard des 20 dernières années, surtout depuis la première hypothèse de la communauté scientifique que le rejet des chloro-fluoro-carbures (CFC) dans l'atmosphère pourrait réduire la quantité d'ozone au-dessus de nos têtes.
La présence des produits (composés chlorés) résultant de la décomposition de ces gaz a été détectée dans la stratosphère. Après la découverte du trou d'ozone, le lien fut rapidement établi avec l'augmentation de ces composés chlorés. Cette perte d'ozone n'est pas uniquement restreinte au continent antarctique - à peu près à la même époque fut également démontré que l'ozone diminuait aux moyennes latitudes de l'hémisphère Nord (30-60N), région à très forte densité de population. Mais, contrairement à la brusque et quasi-totale destruction de l'ozone à certaines altitudes en Antarctique, la perte d'ozone aux moyennes latitudes est beucoup moins forte et plus lente - "seulement" moins de 1 % par an. Néanmoins, cette tendance est très préoccupante et fait actuellement l'objet de nombreuses et intenses recherches scientifiques. Vous pouvez vous reporter en partie IV afin d'en savoir plus sur les activités menées à Cambridge dans ce domaine.
Beaucoup de ces connaissances ont depuis été renforcées par l'apport de nombreuses études scientifiques au niveau international mettant en oeuvre des satellites, des avions, des ballons et des stations de mesures au sol. La partie IV vous fournira plus de détails quant à certains de ces programmes internationaux de recherche.
La "recette" pour détruire de l'ozone
Afin de comprendre comment et dans quelles conditions l'ozone est détruit, on peut décrire le phénomène comme une recette de cuisine. Plusieurs ingrédients sont nécessaires pour aboutir à une destruction d'ozone. Nous allons maintenant les décrire un à un.
Les caractéristiques spéciales de la méteorologie aux pôles Commençons par étudier la manière dont se comporte l'atmosphère au-dessus des pôles - les caractéristiques de la météorologie de la stratosphère.
La figure de droite représente schématiquement ce qui se passe au-dessus de l'Antarctique pendant l'hiver. Durant la nuit polaire australe, la lumière solaire ne peut éclairer le pôle Sud. Un vent violent circumpolaire se développe alors dans la moyenne et basse stratosphère. Ce vent est connu sous le nom de "tourbillon polaire" ou encore de "vortex polaire". Il a pour effet d'isoler l'air situé aux latitudes polaires du reste de l'atmosphère terrestre.
Tant que l'obsurité demeure, l'air à l'intérieur du tourbillon polaire peut y devenir très froid. Si froid que des nuages spéciaux peuvent alors se former si la température descend en-dessous d'environ -80 C. Ces nuages sont appelés nuages stratosphériques polaires (PSC pour Polar Stratospheric Clouds en anglais) mais ce ne sont pas des nuages comme on en voit communément dans le ciel, car ces derniers sont composés essentiellement de gouttes d'eau. Dans un premier temps, les PSC se forment d'abord avec des particules d'acide nitrique tri-hydratés. Mais si la température continue à décroître, peuvent alors se former de plus grosses particules de glace avec de l'acide nitrique dissous à l'intérieur de ces particules. Malgré tout. la composition exacte de ces particules est toujours l'objet d'intenses observations scientifiques. La présence de ces PSC est cruciale pour qu'une destruction d'ozone puisse avoir lieu.
Donc, nous avons désormais nos deux premiers ingrédients pour composer cette recette afin de détruire de l'ozone, à savoir:
  1. au pôle, un hiver conduisant à la formation du vortex polaire qui isole l'air qui lui est intérieur, du reste de l'atmosphère.
  2. de basses températures; suffisamment froides pour permettre la formation des nuages stratosphériques polaires (PSC). Tant que l'air du vortex polaire est isolé du reste de l'atmosphère persistent alors les basses températures.
Les processus chimiques menant à la destruction de l'ozone au-dessus des pôles
Il est maintenant reconnu que la présence de composés chlorés et bromés dans l'atmosphère est à l'origine de la destruction observées de l'ozone lors des phénomènes de trous d'ozone en Antarctique et au-dessus du pôle Nord. Néanmoins, l'importance relative des composés chlorés et bromés causant la destruction de l'ozone dans différentes régions de l'atmosphère n'a pas encore été clairement déterminée. Environ la totalité des espèces chlorées et la moitié des espèces bromées proviennent des activités humaines.

La figure ci-dessus représente le cycle des CFC; comment ils sont transportés vers la haute stratosphère / basse mésosphère, comment le rayonnement solaire décompose ces molécules et comment les produits résultant de cette décomposition descendent à l'intérieur du tourbillon polaire.
Les principaux vecteurs pour les espèces inorganiques à longue durée de vie, appelées espèces réservoirs de chlore sont l'acide chlorhydrique (HCl) et le nitrate de chlore (ClONO2). Ils se forment à partir des produits de décomposition des CFC. Le pentoxyde d'azote (N2O5) est une espèce réservoir des oxydes d'azote, mais joue également un rôle important dans la chimie stratosphérique. L'acide nitrique (HNO3) est important car il maintient des niveaux élevés de composés chlorés actifs, comme nous le verrons par la suite.

La production des radicaux chlorés Un des points les plus importants à propos de la chimie du trou d'ozone et dont il faut bien se rendre compte, est que les réactions chimiques clés sont inhabituelles. Elles ne peuvent pas se dérouler dans l'atmosphère en dehors de la présence de certaines conditions: les deux premiers ingrédients de notre recette pour détruire l'ozone. Le point central de cette chimie inhabituelle est le fait que les réservoirs HCl et ClONO2 (ainsi que leurs pendants parmi les espèces bromées) sont convertis sous des formes chlorées beaucoup plus réactives à la surface des nuages stratosphériques polaires. Les réctions les plus importantes pour la destruction de l'ozone sont:
Citation:

HCl + ClONO2 -> HNO3 + Cl2(1)
ClONO2 + H2O -> HNO3 + HOCl(2)
HCl + HOCl -> H2O + Cl2(3)
N2O5 + HCl -> HNO3 + ClONO(4)
N2O5 + H2O -> 2 HNO3(5)


Il est important de noter que ces réactions ne peuvent avoir lieu qu'à la surface des nuages stratosphériques polaires, et qu'elles y sont très rapides. Ceci est la raison pour laquelle la découverte du trou d'ozone causa une telle surprise : les processus de chimie hétérogène (ceux qui se déroulent sur des surfaces solides) étaient négligés en chimie atmosphérique (du moins pour la stratosphère) avant la découverte du trou d'ozone. Ces réactions de chimie hétérogène qui permettent aux espèces réservoirs du chlore et du brome de se convertir très rapidement sous des formes beaucoup plus réactives, sont donc un nouvel ingréient de la destruction de l'ozone.
L'acide nitrique (HNO3) formé par les précédentes réactions demeure parmi les particules des PSC, donc les concentrations des oxydes d'azote en phase gazeuse s'en trouvent réduites. Cette réduction (dénoxification dans le jargon de la chimie atmosphérique) est très importante car elle ralentit la disparition de ClO qui autrement, aurait lieu au moyen de la réaction :
Citation:

ClO + NO2 + M -> ClONO2 + M(6)
(où M représente une quelconque molécule d'air)


... et donc aide à maintenir un niveau élevé de chlore actif. Vous pouvez trouver ici des informations supplémentaires sur les nuages stratosphériques polaires.

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MessagePosté le: Mar 10 Fév - 10:28 (2009) Répondre en citant

Au retour du soleil Dans un premier temps, seul le chlore moléculaire (Cl2) a été formé à partir des réactions (1)-(5). La destruction d'ozone requiert quant-à elle l'existence de chlore atomique. Le chlore moléculaire est rapidement photodissocié ("cassée" par la lumière solaire) :
Citation:
Cl2 + hv -> Cl + Cl

Ceci est le point-clé régulant la date d'occurence du trou d'ozone. Pendant l'hiver aux latitudes polaires, de basses températures que l'on trouve à l'intérieur du tourbillon polaire entraînent la formation de nuages stratosphériques polaires. Des réactions de chimie hétérogènes convertissent alors les formes réservoirs des espèces chlorées et bromées détruisant l'ozone sous leur forme moléculaire. Lorsque le soleil éclaire à nouveau les régions polaires au printemps austral (soit l'automne au même moment dans l'hémisphère Nord), la molécule de chlore Cl2 est rapidement dissociée en atomes de chlore qui conduisent à la destruction rapide et soudaine de l'ozone. Cette succession de processus est confirmée par des mesures avant, pendant et après le trou d'ozone.
Il reste encore un dernier ingrédient à rajouter à notre recette de destruction de détruire de l'ozone. Nous avons la majeure partie mais n'avons pas encore décrit les réactions chimiques de destruction de l'ozone par le chlore atomique.
Cycle catalytique de destruction de l'ozone Les observations des espèces chimiques effectuées au-dessus du pôle montrent des niveaux élevés des formes réactives du chlore pour les raisons que nous avons décrites ci-dessus. Néanmoins, il existe beaucoup plus de molécules d'ozone que de chlore actif. Comment est-il alors possible de détruire la quasi-totalité de l'ozone ? La réponse à cette question réside dans ce qui est connu en chimie sous le terme de "cycles catalytiques'. Un cycle catalytique est tel qu'une seule molécule change significativement ou rend possible un cycle de réactions chimiques sans que cette molécule ne soit elle-même affectée par ce cycle.
La production des formes actives des espèces chlorées nécessite de la lumière. Donc, la présence de lumière solaire contrôle les cycles catalytiques suivants qui sont les cycles principaux incluant les espèces chlorées et bromées et détruisant l'ozone:

Citation:
(I)  ClO + ClO + M -> Cl2O2 + M
   Cl2O2 + hv -> Cl + ClO2
   ClO2 + M -> Cl + O2 + M
 alors: 2 x (Cl + O3) -> 2 x (ClO + O2)
  
 au total: 2 O3 -> 3 O2
 
et
 
(II)  ClO + BrO -> Br + Cl + O2
   Cl + O3 -> ClO + O2
   Br + O3 -> BrO + O2
  
 au total: 2 O3 -> 3 O2


La forme dimérique (Cl2O2) du monoxyde de chlore présente dans le cycle (I) est thermiquement instable et le cycle est d'autant plus efficace que la température est basse. Donc, une fois encore, les très basses températures à l'intérieur du tourbillon polaire pendant l'hiver sont importantes à la réalisation de ces cycles. On pense qu'ils sont responsables à hauteur de 70 % de la destruction d'ozone en Antarctique. En Arctique, moins froid que l'Antarctique, une partie plus importante de la destruction de l'ozone serait due au cycle (II).
La recette finale pour détruire l'ozone
Nous avons donc passé en revue les ingrédients et les conditions nécessaires à la destruction de l'ozone telle qu'elle est observée en Antarctique. Ils s'appliquent également plus ou moins à la perte de l'ozone de la stratosphère en Arctique durant l'hiver, bien que la destruction soit moins importante dans cette dernière région.
Pour récapituler, les conditions requises à la destruction de l'ozone stratosphérique sont:
Citation:
  • Que l'hiver polaire génère un tourbillon polaire qui isolera l'air intérieur du reste de l'atmosphère.

  • Des températures suffisamment basses à l'intérieur de ce tourbillon polaire pour créer des nuages stratosphériques polaires (PSC). L'air du tourbillon polaire étant isolé, les basses températures et les PSC demeureront tout au long de l'hiver.

  • Une fois réalisée la formation de PSC, la prénce de réactions de chimie hétérogène qui se déroulent et convertissent les espèces réservoirs - inoffensives pour l'ozone - des composés chlorés et bromés sous des formes plus réactives - nuisibles à l'ozone.

  • Aucune destruction d'ozone n'a lieu avant que l'air intérieur au tourbillon polaire ne soit éclairé, ensoleillement qui permet la production de composés chlorés actifs et donc initie les cycles catalytiques de destruction de l'ozone. La perte d'ozone qui s'ensuit est alors rapide. Actuellement, le trou d'ozone s'étend sur un domaine géographique légèrement supérieur à celui du continent antarctique, et sur environ une dizaine de kilomètres d'altitude dans la basse stratosphère.


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MessagePosté le: Mar 10 Fév - 10:30 (2009) Répondre en citant

Partie IV. Les programmes de recherche actuellement menés à Cambridge Où va l'ozone ?
Une importante campagne européenne de mesures en Arctique, EASOE (pour European Arctic Stratospheric Ozone Experiment en anglais) fut organisée afin d'étudier les régions polaires durant l'hiver 1991/92. Beaucoup de progrès et d'informations en furent retirés, mais de nombreuses questions demeurerent sans réponse:
  • Qu'est-ce qui causait la perte d'ozone aux moyennes latitudes?
  • Comment étaient reliées la destruction d'ozone au-dessus des pôles et celle aux moyennes latitudes?

Même si les CFC et les composés contenant du brome connus pour détruire l'ozone au-dessus des pôles sont fortement impliqués aussi aux latitudes moyennes, de nombreuses incertitudes demeurent.
En 1994 et 1995, la communauté scientifique européenne organisa la campagne de mesures appelée SESAME (pour Second European Stratospheric Arctic and Mid-latitude Experiment en anglais). Les scientifiques étudièrent alors les processus se déroulant à la fois aux hautes et moyennes latitudes et étudiait comment ceux-ci étaient reliés. Au même moment, une campagne de mesures menée par les Etats-Unis évaluait les processus similaires dans l'hémisphère Sud.
La dernière campagne européenne en date s'appelle THESEO (pour THird European Stratospheric Experiment on Ozone en anglais) et se déroule entre 1997 et 1999. Des scientifiques de nombreux pays d'Europe et dont quelques-uns sont affiliés à l'Université de Cambridge, collaborent sur un large champ d'études pour déterminer les processus responsables de la diminution de l'ozone dans la basse stratosphère aux moyennes latitudes de l'hémisphère Nord.
Vouz pouvez visiter le site Internet de l'office européen de coordination des recherches sur l'ozone (European Ozone Research Coordinating Unit) pour avoir de plus amples informations sur la campagne THESEO. Ainsi, vous pourrez accéder au programme de la campagne de mesures, des expériences aéroportées prévues, des publications dans la presse, ainsi qu'au dernier rapport par le Comité Britannique "Stratospheric Ozone Review Group".
Modélisation chimique
La plupart des travaux de recherche conduits au "Centre for Atmospheric Science" impliquent divers modèles informatiques de l'atmosphère. Ces modèles déplacent (ou advectent) les espèces chimiques autour du globe terrestre en utilisant des données mesurées ou prévues des caractéristiques météorologiques - vents, températures et pressions atmosphériques. La vitesse de nombreuses réactions chimiques dépend de la température, de la pression, et dans le cas de processus de photodissociation, de la position relative du Soleil dans le ciel. A chaque pas de calcul du modèle, le code informatique tente de prédire les changements chimiques qui se déroulent en résolvant les équations représentant chaque réaction chimique.
Le schéma ci-dessous donne une première idée des différentes composantes des modèles informatiques et de la séquence d'enchaînement lorsque le programme est exécuté sur un ordinateur. De tels modèles peuvent être et sont souvent très complexes et nécessitent le travail de nombreuses personnes et années de développement.
Anatomie d'un modèle chimique



Différentes classes de modèles sont utilisées. A savoir :
Citation:

Les modèles de boîte ne considèrent qu'un seul point de l'atmosphère. Ces modèles sont relativement économiques à développer et peuvent être exécutés sur PC ou station de travail. L'avantage de ces modèles est que le système très complexe des réactions chimiques peut y être inclus car l'évolution de la chimie n'est calculée qu'en un seul point. Ceci est très utile afin de comparer des simulations issues de modèles avec des mesures pour des cas donnés et pour developper des schémas chimiques plus simples et utilisables dans des modèles multi-dimensionnels.
Les modèles de trajectoire représentent l'étape suivante par rapport aux modèles de boîte. Schématiquement, un modèle de trajectoire est un modèle de boîte "qui bouge". La trajectoire d'un point (ou de plusieurs) de l'atmosphère est calculée à partir de champs de vent connus. La chimie est alors calculée pour tous les points le long du chemin emprunté par la particule d'air. Ce type de modèles est très utile pour connaître les propriétés chimiques de l'air atteignant les stations de mesures au sol. En exécutant le modèle pour de très nombreuses trajectoires, il est également possible d'avoir un aperçu de la vision tri-dimensionnelle de la chimie dans l'atmosphère.
Les modèles tri-dimensionnels utilisent la technique traditionnelle de simulation de l'atmosphère par décomposition de cette dernière en une grille de points de latitudes et longitudes données et en niveaux verticaux (surfaces d'égales températures potentielles ou pressions). De tels modèles ont une représentation réalistique des mouvements ou de la météorologie de l'air tout comme des autres processus tels que les nuages, le rayonnement solaire, etc. En fait, vous pouvez imaginer un modèle tri-dimensionnel (ou 3D) comme une grille de modèles de boîte où l'air se déplace à travers les boîtes. Quand beaucoup de points sont pris en compte, il devient alors impossible de prendre en compte les schémas complexes de chimie que l'on trouve dans les modèles de boîte, car cela entraînerait des coûts informatiques prohibitifs. A l'heure actuelle, ces modèles 3D de l'atmosphère requièrent les calculateurs les plus puissants disponibles sur le marché. Ainsi au Royaume-Uni, nous utilisons les super-calculateurs des gammes Cray et Fujitsu qui sont physiquement installés au Rutherford Appleton Laboratory à Oxford.




Modèles et observations Les comparaisons entre les résultats de modèles et les observations de l'atmosphère aident à améliorer notre connaissance des processus responsables de la destruction de l'ozone et peuvent permettre d'identifier parmi ces processus ceux qui nécessitent des études plus approfondies. Un modèle de chimie et transport a été utilisé de manière extensive dans les récentes campagnes de mesures en Arctique et Antarctique. Les diagrammes suivants permettent de comparer les résultats du modèle TOMCAT (en points de grille) avec les mesures satellitales TOMS pour le début du printemps austral en Antarctique - campagne ASHOE. TOMCAT fut utilisé avec une résolution d'approximativement 5 degrés par 5 degrés. D'autres études ont depuis utilisé des résolutions plus hautes. Le principe de l'instrument satellital TOMS repose sur la mesure de la rétro-diffusion de la lumière solaire; donc, pendant l'hiver en Antarctique, les mesures tendent à être rares et dispersées. Ces données proviennent du satellite METEOR-3. D'autres informations sur TOMS sont disponibles en cliquant ici.

Comparaisons entre les résultats d'un modèle et des mesures satellitales réelles
jour 20 (11 septembre 1994) jour 40 (1er octobre 1994) jour 56 (17 octobre 1994)

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MessagePosté le: Mar 10 Fév - 15:23 (2009) Répondre en citant

y a pas d'images plus récentes 1994 ???


Bel
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MessagePosté le: Mar 10 Fév - 15:25 (2009) Répondre en citant

Mr. Green Mr. Green Mr. Green pas pour l instant demande a mr google 

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MessagePosté le: Mar 10 Fév - 15:38 (2009) Répondre en citant

Parce que je crois que le problème du trou d'ozone n'est plus d'actualité


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MessagePosté le: Mar 10 Fév - 15:51 (2009) Répondre en citant

je l poste suite a la demande de NATURE 

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