Gordon Dobson

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Gordon Miller Bourne Dobson (25 février 1889 - 11 mars 1976) était un physicien et météorologue britannique de l'université d'Oxford qui a fait d'importantes recherches sur l'ozone.

Biographie

Il inventa en 1924 le premier instrument de mesure d'ozone à partir du sol : le spectrophotomètre Dobson. En outre, Dobson était également membre de la Royal Society et reçut la médaille Rumford en 1942, en récompense pour ses travaux.

En étudiant des météorites, il remarqua que le profil de température atmosphérique au-delà de la tropopause n'était pas constant comme on le croyait à l'époque (d'où le nom de stratosphère). Il démontra que la température dans la stratosphère augmente avec l'altitude (l'inverse de ce qui se passe dans la troposphère). Dobson expliqua ce phénomène par le réchauffement de l'ozone stratosphérique dû aux rayons ultraviolets ; de là vint aussi la notion de couche d'ozone.

Mesure de l'ozone par la méthode Dobson

Le Spectrophotomètre Dobson D071 de l'observatoire météorologique de Lindenberg.

La méthode Dobson permet à la fois de mesurer la colonne d'ozone au-dessus du détecteur, et de tracer un profil de distribution vertical de l'ozone.

Le principe pour la mesure de la colonne d'ozone est basé sur l'absorption du rayonnement ultraviolet solaire compris entre 200 nm et 300 nm par les molécules d'ozone. On mesure l'intensité relative de paires choisies de rayonnement ultraviolets. Pour une longueur d'onde de 280 nm par exemple, il y a absorption du rayonnement par les molécules d'ozone, il y a donc peu de ce rayonnement qui arrive à la surface terrestre. Par contre, s'il y a formation d'un trou d'ozone au-dessus du détecteur, ce même rayonnement est moins atténué. Le problème est qu'il n'y a pas que l'atténuation due à l'ozone qui entre en jeu : en effet, les particules présentes dans l'atmosphère diffusent la lumière et par conséquent réduisent aussi l'intensité du rayonnement. Pour éliminer ce facteur de diffusion par les particules, il suffit de mesurer l'intensité du rayonnement à une autre longueur d'onde moins absorbée par l'ozone, mais assez proche de la première pour que les autres phénomènes d'absorption soient identiques ou au moins interpolables. Pour ce faire, on choisit par exemple la longueur d'onde 310 nm. La différence d'intensité entre ces deux rayonnements est uniquement due à l'absorption par l'ozone. L'inconvénient de cette méthode est qu'elle donne des valeurs ponctuelles, c'est-à-dire seulement en dessus du détecteur. Pour faire une carte, il faut donc un très grand nombre de ces détecteurs, ce qui coûte cher. Une façon de remédier à cet inconvénient, est de mettre un détecteur sur un satellite. Le principe est le même sauf que le signal arrivant sur le détecteur est le rayonnement rétrodiffusé par l'atmosphère.

La mesure de distribution verticale de l'ozone est dérivée de la méthode Umkehr. Cette méthode emploie le rayonnement UV réfléchi, plutôt que le rayonnement direct. La distribution d'ozone est dérivée du changement de proportion de deux fréquences UV avec le temps pendant un coucher de soleil. Une mesure Umkehr dure environ trois heures, et fournit des données jusqu'à une altitude de 48 km ; les mesures les plus précises sont obtenues pour la région au-dessus de 30 km.

De nos jours, la méthode Dobson est surtout utilisée pour calibrer des données obtenues par d'autres moyens, dont les satellites. Des versions modernisées du spectrophotomètre Dobson existent et fournissent toujours des données, notamment le spectrophotomètre Brewer.

Unité Dobson

L'unité Dobson (DU) est la façon standard d'exprimer la concentration de colonne d'ozone dans l'atmosphère, spécifiquement la stratosphère. Une unité Dobson correspond à une couche d'ozone qui aurait 10 micromètres d'épaisseur à 1 atm. Par exemple, 300 unités Dobson d'ozone ramenées à la surface de la Terre formeraient une couche de 3 mm d'épaisseur. La valeur normale pour la concentration d'ozone est de 350 DU.

Sources

• Dobson G. M. B., « 40 Years Research on Atmospheric Ozone at Oxford - A History », dans Applied Optics, vol. 7, n^o 3, 1968, p. 387-405 [texte intégral] 
• Dobson G. M. B., « The laminated structure of the ozone in the atmosphere », dans Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, vol. 99, n^o 422, 1973, p. 599-607 [lien DOI] 
• Prof. Hubert van den Bergh (2005), Atmosphère et climat : introduction à la pollution atmosphérique (LPAS)

Voir aussi

• Couche d'ozone
• Chlorofluorocarbone
• Ozone
• Particules en suspension
• Protocole de Montréal
• Ultraviolet

Liens externes

• (en) [PDF] Historique des méthodes de mesure de l'ozone et découverte du trou d'ozone en Antarctique.

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