Stratosphère : définition, altitude, température et fonction

La stratosphère est l'une des couches qui composent l'atmosphère terrestre. Elle est située juste au dessus de la troposphère (la couche dans laquelle on vit et dans laquelle se trouve la plupart des phénomènes météorologiques) et juste en dessous de la mésosphère. Bien que ces chiffres puissent varier légèrement en fonction de la latitude et de la saison, la stratosphère s'étend d'environ 10-15 kilomètres à 50 kilomètres au-dessus de la surface de la Terre.

À la différence de la troposphère, où la température diminue à mesure que l'on s'élève, dans la stratosphère c'est exactement le contraire qui se produit : la température augmente avec l'altitude. Ce phénomène est principalement dû à la présence de la couche d'ozone, une zone de la stratosphère qui absorbe une grande partie de la radiation ultraviolette (UV) qui provient du soleil. En absorbant cette énergie, l'ozone réchauffe l'air qui l'entoure, créant un gradient thermique qui fait que l'air plus chaud se trouve dans les couches supérieures. Découvrez à quoi sert la couche d'ozone !

Cette inversion thermique a un effet important : elle stabilise la stratosphère. Comme l'air chaud se trouve au-dessus de l'air froid, elle empêche la formation de courants verticaux comme ceux que l'on observe dans la troposphère (où l'air chaud monte et l'air froid descend). C'est pourquoi la stratosphère ne produit pas de tempêtes ou de phénomènes météorologiques tels que nous les connaissons dans la couche inférieure.

• Une des principales caractéristiques de la stratosphère est son altitude. Comme indiqué plus haut, la stratosphère commence à une hauteur d'environ 10 à 15 kilomètres au-dessus de la surface de la Terre, en fonction de facteurs tels que la latitude et la saison. Par exemple, dans les zones proches de l'équateur, cette couche peut commencer à environ 17 kilomètres, tandis qu'aux pôles, elle peut commencer à 7 ou 8 kilomètres. Sa limite supérieure se situe à environ 50 kilomètres au-dessus de la Terre, là où commence la mésosphère.
• Une autre propriété fondamentale de la stratosphère est sa température, qui se comporte de manière contraire à la troposphère. Dans la partie inférieure de la stratosphère, la température peut avoisiner les -60°C, tandis que dans la partie supérieure de la stratosphère, elle peut atteindre 0°C, voire un peu plus.
• La stratosphère est composée principalement d'azote et d'oxygène, comme le reste de l'atmosphère, mais ce qui la rend unique est la présence de la couche d'ozone. Cette bande riche en ozone (O₃) se situe entre 15 et 35 kilomètres d'altitude et agit comme un bouclier protecteur qui absorbe la plupart des rayonnements ultraviolets à haute énergie. Grâce à cette fonction, la stratosphère joue un rôle crucial dans la préservation de la vie à la surface de la Terre.
• Enfin, la stratosphère contient également des vents forts et des courants-jets, qui se déplacent d'ouest en est à grande vitesse. Ces courants influencent la dynamique du climat mondial et sont exploités par les avions commerciaux qui volent à des altitudes proches de la limite inférieure de cette couche, où l'air est plus stable et la traînée plus faible.

La stratosphère remplit plusieurs fonctions essentielles pour l'équilibre de la planète et la vie sur Terre. Bien qu'il s'agisse d'une région que nous n'arrivons pas à observer directement dans notre vie quotidienne, son impact sur la santé humaine, le climat et les écosystèmes est profond et constant.

• La fonction la plus importante de la stratosphère est liée à la protection contre le rayonnement ultraviolet (UV) du soleil. Cela est dû à la présence de la couche d'ozone, située dans cette couche atmosphérique, en particulier entre 15 et 35 kilomètres d'altitude. L'ozone a la capacité d'absorber plus de 90 % des rayons UV à haute énergie émis par le soleil. Sans cette absorption, une plus grande partie de ce rayonnement atteindrait la surface de la Terre, ce qui aurait de graves conséquences : de l'augmentation des cancers de la peau et des lésions oculaires aux effets négatifs sur les plantes, les animaux et le plancton marin, qui est à la base de la chaîne alimentaire aquatique.
• Outre son rôle de bouclier protecteur, la stratosphère influence également la circulation atmosphérique mondiale. Bien que les tempêtes et les pluies ne se produisent pas dans cette couche, sa stabilité et les vents qui la traversent jouent un rôle important dans la dynamique du climat de la Terre.
• Autre fonction notable, la stratosphère, de par sa stabilité, sert de support au transport de certains gaz et particules, qu'ils soient d'origine naturelle ou humaine. Par exemple, certaines éruptions volcaniques peuvent expulser des cendres et des gaz jusqu'à cette couche, où ils peuvent rester pendant des années et réfléchir une partie du rayonnement solaire, affectant temporairement le climat de la planète.
• En revanche, sa relative stabilité et sa faible densité d'air en font une zone idéale pour la recherche scientifique et pour le vol d'avions à haute altitude, de ballons météorologiques et de satellites en orbite basse. En fait, de nombreuses observations météorologiques et de l'espace extra-atmosphérique sont effectuées à partir de plates-formes situées dans la stratosphère.

L'importance de la stratosphère se trouve dans son rôle de régulateur et protecteur du système terrestre. L'un des points clés qui détermine la pertinence de cette couche est la présence de la couche d'ozone, qui, comme nous l'avons déjà dit, est située dans la partie médiane de la stratosphère. Grâce à cette couche riche en ozone, la Terre est protégée des rayons ultraviolets (UV-B et UV-C), qui sont hautement énergétiques et dangereux. Sans la stratosphère et sa teneur en ozone, le rayonnement solaire pénétrerait plus fortement, affectant directement les organismes vivants : il provoquerait des mutations génétiques, augmenterait le risque de cancer de la peau et de cataracte chez l'homme, et endommagerait le phytoplancton, à la base de nombreuses chaînes alimentaires aquatiques.

Un autre aspect qui prouve l'importance de la stratosphère est son rôle dans la recherche scientifique et technologique. De nombreux ballons de recherche et avions espions, tels que le U-2 ou le SR-71 Blackbird, opèrent dans la stratosphère en raison des faibles turbulences et du faible taux d'humidité qui y règnent. Cette couche de l'atmosphère est aussi utilisée pour réaliser des études sur la composition de l'air, sur le comportement des aérosols, la surveillance de l'ozone et l'analyse de la pollution mondiale.

Dans le domaine écologique, la stratosphère agit aussi comme un filtre et un amortisseur de processus atmosphériques. Leur comportement face aux émissions volcaniques, aux incendies de forêt ou aux rejets accidentels de polluants peut influencer la manière dont ces éléments se dispersent, se dégradent ou restent dans l'environnement.

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