UNIVERSITÉ D'ORLÉANS - Laboratoire de physique et chimie de l ...

trillion in volume » : pptv). Tout au long de ce manuscrit, nous désignerons par « profil
vertical » la distribution verticale du rapport de mélange d’un constituant.
B.1.2 Cycle de Chapman
L’une des premières interprétations du mécanisme chimique de la formation de l’ozone
stratosphérique est due à Chapman (1930). Cette théorie simple décrit les concentrations
d’ozone dans la stratosphère en considérant une atmosphère uniquement composée d’oxygène
et d’azote, en l’absence de tout élément trace. Elle est basée sur l’équilibre entre les termes de
production et de destruction de l’ozone. Celui-ci est formé à partir de la photodissociation de
l’oxygène par les UV solaires, suivie d’une réaction à trois corps faisant intervenir une
molécule M (O2 ou N2).
La perte d’ozone est régie par les réactions
2
( 242 )
O + hν → O + O λ < nm
(1.3)
O2 + O + M → O3 + M
(1.4)
O + hν → O + O
(1.5)
3 2
O + O → 2O
(1.6)
3 2
Bien que très simplifiée, cette théorie permet d’expliquer pourquoi l’ozone présente un
maximum en rapport de mélange vers 25-30 km à l’équateur, avec une valeur typique de 5 à 6
ppmv. La production d’ozone dépend du flux de photons de longueur d’onde inférieure à 242
nm et de la concentration de O2. Ce flux augmente avec l’altitude alors que la concentration
de O2 diminue, ce qui fait que la production d’ozone passe par un maximum de concentration
(en nombre de molécules par cm 3 ) appelé « couche d’ozone ». L’intensité du rayonnement
solaire incident étant maximale aux tropiques, la production maximale d’ozone a lieu dans la
moitié supérieure de la stratosphère tropicale, la circulation de Brewer-Dobson se chargeant
ensuite de le transporter vers les plus hautes latitudes. Toutefois, les concentrations d’ozone
calculées dans ces conditions sont nettement plus élevées que celles mesurées. Pour
réconcilier cette approche théorique et les résultats des mesures, il a fallu envisager une perte
d’ozone supplémentaire dans des cycles catalytiques. En effet, la chimie de l’ozone
stratosphérique est plus complexe que le mécanisme de Chapman et fait intervenir de
nombreux constituants atmosphériques autres que l’oxygène. Il a ainsi été mis en évidence
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