Le rayonnement ultraviolet solaire, son impact sur l'atmosphère urbaine et la surface de l'océan



Le rayonnement ultraviolet (UV) peut affecter la chimie de l'atmosphère, mais également la chimie et la biologie des eaux océaniques de surface.


Le rayonnement UV

Spectre du rayonnement solaire atteignant la Terre. Le rayonnement ultraviolet (UV) est une onde électromagnétique comme la lumière visible ou le rayonnement infrarouge (IR). La lumière visible constitue la partie visible à l'oeil nu de ces ondes.
Une telle onde est définie par la distance qu'elle parcourt à chaque oscillation : sa longueur d'onde. Plus cette longueur est courte et plus le rayonnement transporte d'énergie.
Les ondes UV émises par le soleil se divisent en trois catégories de plus en plus énergétiques : UV-A, UV-B et UV-C. Les UV-C sont les plus nocifs, mais ils sont arrêtés par l'ozone stratosphérique.


 

Le "bon ozone"

L'ozone stratosphérique situé dans les hautes couches de l'atmosphère (stratosphère), entre 15 et 45 km d'altitude, est bénéfique pour les humains car il filtre les UV nocifs émis par le soleil.

Le "mauvais ozone"

L'ozone troposphérique, qui se trouve dans la troposphère à des altitudes allant de 0 a 15 km, est un polluant nocif pour les êtres vivants et la végétation.

Facteurs affectant le rayonnement UV

Plusieurs facteurs peuvent affecter le rayonnement UV arrivant sur la Terre :

  • La position du soleil (angle, altitude) : plus la distance qu'il parcourt dans l'atmosphère est grande (en hiver), plus le rayonnement UV diminue, car il a plus de chance de réagir avec l'atmosphère et notamment l'ozone
  • L'épaisseur de la couche d'ozone ("bon ozone") : plus elle est faible (comme en antarctique au niveau du "trou" d'ozone), plus le rayonnement UV (UV-B surtout) augmente
  • La concentration en aérosols et polluants atmosphériques dans la troposphère (dioxyde de carbone, composés azotés, "mauvais ozone") : plus elle est élevée, plus le rayonnement UV diminue car il réagit avec ces composés
  • La couverture nuageuse : plus elle est dense, plus le rayonnement UV diminue (de 15 à 75 % ) car il est réfléchit, absorbé et diffusé par les nuages
  • L'effet albedo : Les UV sont réfléchis par l'eau ou l'herbe (5 % des UV réfléchis), le sable (20 %) et surtout la neige et la glace (85 %) et auront donc d'autant moins d'effet sur les couches sous-jacentes.

Comment mesurer le rayonnement UV ?

On mesure le rayonnement UV à l'aide de radiomètres terrestres et sous-marins (mesures directes) ou à partir de satellites (mesures indirectes).

  • Radiomètre terrestre large bande Eldonet mesurant en continu le rayonnement UV-Visible atmosphérique à Luminy. © LMGEM/COM
  • Variations de la dose UV reçue à Marseille en 2003 et 2004 : en hiver, le rayonnement solaire atteignant la Terre est moins important. © LMGEM/COM
  • Radiomètre bandes étroites atmosphérique/sous marin Satlantic. © LMGEM/COM

Impact du rayonnement UV

  • En milieu urbain


Dans l'atmosphère, en milieu urbain, le rayonnement UV peut induire la formation de "mauvais ozone".


  • Dans les couches superficielles de l'océan


Le rayonnement UV peut pénétrer au mieux jusqu'à 50 m de profondeur dans les eaux les plus claires. Son impact ne porte donc que sur une infime partie de l'océan.



Le rayonnement UV peut induire la production de molécules chimiques simples (sucres, acides organiques...) qui seront par la suite facilement dégradées par les bactéries marines.


Le rayonnement UV affecte aussi la réactivité chimique de la matière organique dissoute (un des réservoirs de carbone organique les plus importants) ainsi que la morphologie et le fonctionnement cellulaire des bactéries marines et du phytoplancton, ce qui peut modifier la quantité de CO2 rejeté dans l'atmosphère.


Bactéries marines Vibrio angustum S14 (microscopie épifluorescence x 1000) : elles sont 20 fois plus longues et 100 fois moins nombreuses après exposition au rayonnement UV (à droite). © LMGEM/COM

 

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