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Les nuages stratosphériques polaires (ou PSC pour Polar Stratospheric Clouds en anglais) sont le moyen utilisé par les espèces réservoirs de chlore pour être converties en radicaux chlorés nuisibles à l'ozone.
Même si la chimie exacte et les détails sur ces PSC ne sont pas encore complétement compris, il en existe essentiellement deux types différents, répertoriés type 1 et type 2.
Les PSC de type 1 sont supposés être des mélanges d'eau et d'acide nitrique. Ils se forment juste en-dessus du point de congélation (environ 195 K). Ils peuvent être solides ou liquides en fonction des conditions.Les PSC de type 2 sont moins fréquents que les précédents. Ils sont formés de cristaux de glace et d'eau à des températures encore plus basses (e.g. 188 K à 25 km d'altitude).
Les composés normalement inertes ClONO2 et HCl formants les réservoirs de chlore peuvent réagir à la surface des particules de glace des PSC:
L'acide nitrique (HNO3) demeure à la surface des particules des PSC.
HCl + ClONO2 -> HNO3 + Cl2 ClONO2 + H2O -> HNO3 + HOCl
N2O5 est supprimé de la phase gazeuse par les réactions suivantes qui sont catalysées par les particules des PSC:
2 N2O5 <-> 4 NO2 + O2
L'effet total se traduit par une élimination nette de NO2. Ce phénomène n'est pas négligeable car ClO qui est un catalyseur important dans la destruction de l'ozone, est lui-même détruit par la réaction:
N2O5 + H2O -> 2 HNO3 N2O5 + HCl -> ClNO2 + HNO3
Donc, une diminution du niveau de NO2 aide à maintenir des niveaux élevés de ClO, destructeur de l'ozone.(où M est une molécule d'air)
ClO + NO2 + M -> ClONO2 + M
Lorsque les nuages se développent et grandissent, ils s'étendent dans la stratosphère et s'accaparent l'acide nitrique. Cette élimination des composés azotés est définie sous le terme de "dénitrification". Cette dénitrification permet une dénoxification encore plus importante.
La figure suivante montre les résutats d'un modèle de PSC et comment ces derniers grandissent à partir de l'hypothèse que les particules de PSC de type 1 sont sous forme de glace dès qu'elles sont formées. Alors que la température décroît, des PSC de type 1 apparaissent subitement dans l'atmosphère. Cette brusque apparition est suivie par une croissance rapide des nuages au fur et à mesure que l'acide nitrique et la vapeur d'eau se condensent sur les particules. Ceci apparaît comme une augmentation brutale (et se traduit par un "virage" vers la droite sur la figure) à environ 195 K. Lorsque la température diminue jusqu'aux environs de 187 K, les particules de types 2 se forment alors sur les particules de type 1 les plus grosses ("virage" brutal à gauche sur la figure à environ 187 K). Les particules de type 2 atteignent alors des tailles suffisantes pour être éliminées de la stratosphère sous l'effet de leur propre poids, éliminant ainsi l'acide nitrique et l'eau, empéchant enfin la désactivation des radicaux chlorés qui ne peuvent plus retourner alors sous leurs formes réservoirs.
Résultat d'un modèle de croissance des particules des PSC de type 1 et 2
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© 1999.
Centre for Atmospheric Science, Université de Cambridge, Royaume-Uni.
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Cette version du site est maintenue à jour par le
Dr. Glenn Carver.
Le concept originel et le graphisme sont d'Owen Garrett.
Traduction française : Dr. Hubert Teyssèdre & Dr. Marielle Guirlet.