La fumée des feux de forêt détruit l'ozone

Au milieu du XXe siècle, l'humanité a libéré des chlorofluorocarbures (CFC) dans l'atmosphère. Dans les années 1980, les CFC avaient rongé le bouclier d'ozone de la planète, mettant en danger la sécurité et la santé sur Terre. Des restrictions et des interdictions mondiales ont commencé à réparer les dégâts, mais de nouveaux résultats suggèrent que des incendies de forêt de plus en plus graves pourraient freiner les progrès.

"C'est une chimie complètement nouvelle que nous examinons."

Des gouttelettes de liquide contenant de la fumée de feu de forêt agissent comme de minuscules chambres de réaction pour le chlore dans la stratosphère, produisant des formes réactives de l'élément qui dégradent l'ozone aux latitudes moyennes, ont rapporté des chercheurs dans Nature.

Ce mécanisme chimique n'avait "jamais été vu auparavant", a déclaré le co-auteur de l'étude et scientifique atmosphérique Kane Stone du Massachusetts Institute of Technology. "C'est une chimie complètement nouvelle que nous examinons."

On s'attend à ce que de grands incendies de forêt se produisent plus souvent à mesure que la planète se réchauffe, de sorte que la nouvelle découverte a soulevé des inquiétudes quant au fait que l'intensification des incendies pourrait bloquer la récupération de la couche d'ozone stratosphérique, qui protège la surface de la Terre et ses habitants des rayons ultraviolets (UV) nocifs.

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Autrefois largement utilisés dans les aérosols et les réfrigérants, les CFC sont de simples produits chimiques contenant du carbone, du chlore et du fluor. Lorsque ces produits chimiques montent dans la stratosphère, la lumière UV les décompose, libérant le chlore. Une fois libéré dans l'atmosphère, un seul atome de chlore peut détruire plus de 100 000 molécules d'ozone.

Les atomes de chlore cessent de détruire l'ozone une fois qu'ils se retrouvent dans une molécule d'acide chlorhydrique ou de nitrite de chlore. Ces deux produits chimiques ne réagissent généralement pas avec l'ozone. Mais les particules d'aérosol facilitent les réactions chimiques qui transforment ces formes de chlore sans danger pour la couche d'ozone en composés plus réactifs. Pour ce faire, ils extraient l'acide chlorhydrique et le nitrate de chlore de l'air et les placent à proximité d'autres produits chimiques, ce qui accélère les réactions. Cette transformation est un problème principalement dans les nuages ​​stratosphériques au-dessus des pôles, qui sont pleins d'aérosols liquides et de glace qui, lorsqu'ils rencontrent de l'acide chlorhydrique et du nitrate de chlore, contribuent considérablement à la dégradation de l'ozone. D'autres aérosols, comme les cendres volcaniques, peuvent également causer des problèmes.

Après la désastreuse saison des incendies de forêt de 2020 en Australie, "il y a eu des observations d'une chimie vraiment inhabituelle dans la stratosphère", a déclaré Stone, y compris des niveaux record d'acide chlorhydrique et une baisse de l'ozone au-dessus des latitudes moyennes du sud.

Stone et ses collègues ont pensé que les aérosols de fumée des feux de forêt pourraient expliquer les observations inhabituelles. Aux latitudes moyennes, il fait généralement trop chaud pour que l'acide chlorhydrique et le nitrate de chlore se déposent sur l'eau ou les aérosols de glace, de sorte qu'ils ne réagissent généralement pas pour former des produits chimiques dégradant la couche d'ozone. Mais la fumée des feux de forêt est pleine de liquides à base de carbone en aérosol tels que les alcools et les acides organiques, qui peuvent absorber l'acide chlorhydrique plus facilement que l'eau à des températures plus chaudes. En fournissant une surface de réaction pour les produits chimiques chlorés, la fumée des feux de forêt pourrait faciliter la dégradation de l'ozone.

En ce qui concerne l'appauvrissement de la couche d'ozone, "personne ne pensait vraiment aux incendies de forêt et à la fumée".

Pour voir si ces matières organiques facilitaient l'appauvrissement de la couche d'ozone, les scientifiques ont déterré des décennies d'anciennes mesures de laboratoire - effectuées principalement dans les années 1950 et 1960 - sur la solubilité de l'acide chlorhydrique dans divers liquides à base de carbone. Ils ont intégré ces données dans une simulation informatique de la chimie de l'atmosphère après les incendies australiens de 2020 et ont comparé les résultats avec les mesures réelles.

La prise en compte de la plus grande solubilité de l'acide chlorhydrique dans les liquides organiques dans leurs simulations a produit "des résultats qui semblent vraiment très proches de ce que nous avons vu dans les observations", a déclaré Stone.

La découverte suggère que la fumée des incendies australiens a appauvri environ 3 à 5% de la couche d'ozone au-dessus des latitudes moyennes du sud.

Ce n'est qu'au cours des 5 à 7 dernières années que les chercheurs ont commencé à reconnaître que de forts panaches de fumée de feux de forêt pouvaient atteindre la stratosphère, a déclaré le spécialiste du lidar Albert Ansmann de l'Institut Leibniz pour la recherche troposphérique en Allemagne, qui n'a pas participé à la nouvelle étude.

En ce qui concerne l'appauvrissement de la couche d'ozone, "personne ne pensait vraiment aux incendies de forêt et à la fumée", a-t-il déclaré.

Les CFC ont lentement disparu depuis que les Nations Unies ont choisi à l'unanimité de les restreindre avec l'adoption du Protocole de Montréal en 1987. La couche d'ozone est en passe de retrouver son état d'avant les années 1980 d'ici le milieu des années 2060 en Antarctique, d'ici 2045 dans l'Arctique. , et d'ici 2040 partout ailleurs.

Mais le changement climatique pourrait compliquer cette reprise, ont déclaré Stone et Ansmann. Dans de nombreuses régions sujettes aux incendies, comme les forêts boréales, le changement climatique devrait intensifier la fréquence et la gravité des incendies.

Et les incendies n'appauvrissent pas la couche d'ozone uniquement dans les régions où ils se produisent - la fumée des incendies éloignés peut faire encore plus de ravages aux pôles qu'aux latitudes moyennes, a souligné Ansmann. Lui et ses collègues ont établi un lien entre les grands incendies de forêt (et leur synergie avec les nuages ​​stratosphériques polaires) et l'appauvrissement de la couche d'ozone de 10 à 30 % au-dessus de l'Antarctique.

Les scientifiques sont encore en train d'apprendre comment la fumée se comporte dans la stratosphère et comment elle interagit avec l'ozone. À l'avenir, a déclaré Stone, il sera important de tester la réaction de la récupération de l'ozone à mesure que les incendies de forêt deviendront plus graves en raison du changement climatique. La mise à jour des anciennes études sur la façon dont les produits chimiques chlorés se dissolvent dans les liquides organiques sera également importante, a-t-il ajouté.

Le lien peut-être peu intuitif entre les incendies de forêt et l'appauvrissement de la couche d'ozone montre qu'il est difficile de dire ce que l'avenir apportera alors que les changements climatiques se répercutent sur le réseau de boucles de rétroaction qui régissent le monde naturel.

—Elise Cutts (@elisecutts), rédactrice scientifique