Cette thèse a pour objet l'étude de l'évolution à long terme de l'ozone stratosphérique, en liaison avec la variation de l'abondance des composés halogénés dans la moyenne atmosphère. Dans ce but, les longues séries de mesures sol et satellitaires de la distribution verticale d'ozone obtenues depuis les années 1980 sont évaluées dans six stations du Network for the Detection of Atmospheric Composition Changes (NDACC - réseau international de surveillance de la composition atmosphérique), pour déterminer les biais et dérives éventuelles entre les mesures. Les tendances d'ozone stratosphérique sont ensuite évaluées dans deux stations de moyenne latitude de l'hémisphère nord à l'aide d'un modèle statistique utilisant deux types d'indicateurs pour représenter l'évolution des substances destructrices d'ozone dans la stratosphère: (1) l'Equivalent Effective Stratospheric Chlorine (EESC - paramètre quantifiant l'effet des composés chlorés et bromés stratosphériques sur l'ozone) et (2) deux fonctions linéaires avec changement de pente en 1997. L'étude de tendance est effectuée pour les mesures du contenu intégré d'ozone dans les deux stations et les mesures de distribution verticale à l'Observatoire de Haute-Provence. L'étude utilise les mesures sol d'ozone obtenues par lidar (profil d'ozone), spectromètre Dobson (contenu intégré et profil d'ozone par la méthode Umkehr), ozonosondage (profil d'ozone) et spectromètre UV-Visible SAOZ (contenu intégré). Les observations satellitaires utilisées proviennent des instruments SBUV(/2), SAGE II, HALOE, UARS MLS, Aura MLS et GOMOS. Tout d'abord une étude de la sensibilité des mesures lidar aux sections efficaces d'ozone utilisées dans l'algorithme de restitution est effectuée. La différence relative d'ozone obtenue à partir des mesures restituées à l'aide de différents jeux de données de section efficace reconnues par les instances internationales, est inférieure à ±1% entre 10 et 35 km à toutes les latitudes (à l'exception de -1.5 % à 15 km aux tropiques). Au-dessus de 35 km, l'écart s'accroit, avec un maximum à 45 km de 1.7 % aux tropiques et un minimum de 1.4 % aux hautes latitudes. La stabilité des différentes séries de mesures satellitaires et sol de la distribution verticale d'ozone est ensuite évaluée à partir de la comparaison avec les mesures lidar dans les six stations NDACC considérées au cours de la thèse. Le meilleur accord (±3%) entre les mesures issues des différentes techniques et les mesures lidar est obtenu entre 20 et 40 km. Dans ce domaine d'altitude, la dérive entre les différentes mesures est inférieure à ±0.3%yr−1. Des dérives et des biais comparativement plus importants sont calculés en dessous de 20 km et au-dessus de 40 km. Par ailleurs, la stabilité à plus long terme des mesures d'ozone est étudiée à partir de séries temporelles combinant les différences relatives entre les mesures lidar et les mesures SAGE II et HALOE d'une part avec les différences relatives entre les mesures lidar et les les mesures Aura MLS d'autre part. Les dérives estimées à partir de ces séries composites couvrant 27 années de mesure sont très faibles, de l'ordre de ±0.2%yr−1. Enfin les tendances évolutives du contenu intégré d'ozone sont évaluées à l'Observatoire Météorologique de Hohenpeissenberg (MOHp - Allemagne) à partir des mesures du spectromètre Dobson et à l'Observatoire de Haute-Provence (OHP - France) à partir des mesures des spectromètres Dobson et SAOZ. A l'OHP, les tendances de la distribution verticale d'ozone sont calculées à partir des mesures obtenues par différentes techniques de mesures, sol et satellitaires. Pour ce faire, un modèle de régression multilinéaire est développé, fondé sur l'utilisation de différentes variables telles que l'oscillation quasi-biennale (QBO), l'oscillation Nord-Atlantique (NAO), le flux solaire, le flux de chaleur turbulent, l'épaisseur optique des aérosols stratosphériques et les tendances à long terme. L'estimation des tendances calculées à partir des mesures de contenu intégré d'ozone dans les deux stations fournit des valeurs significatives, de l'ordre de −1.4±0.29 DUyr−1) et 0.55±0.29 DUyr−1 respectivement avant et après 1997. Les valeurs positives de la tendance après 1997, significatives pour un intervalle de confiance de 95 %, montrent clairement un début de rétablissement de l'ozone stratosphérique à ces latitudes. Concernant la distribution verticale d'ozone, les tendances calculées à partir de la moyenne des différentes séries de données à l'OHP montrent des valeurs maximales en valeur absolue de l'ordre de −0.5±0.1 %yr−1 entre 16 et 22 km et de −0.8±0.2 %yr−1 entre 38 et 45 km avant 1997. Des tendances positives significatives (0.2±0.05-0.3±0.1 %yr−1) sont évaluées entre 15 et 45 km après 1996. Ces tendances significatives du profil vertical d'ozone avant et après 1997 corroborent les résultats obtenus à partir du contenu intégré d'ozone et confirment le début de rétablissement de l'ozone stratosphérique. Par ailleurs, dans les deux cas (contenu intégré d'ozone et distribution verticale), les tendances post-1997 restituées par le modèle utilisant les fonctions linéaires sont plus élevées que celles issues du modèle utilisant l'EESC, indiquant ainsi que d'autres paramètres contribuent à l'augmentation du contenu en ozone. Enfin, il a été constaté que les contenus intégrés élevés d'ozone observés ces dernières années étaient liés à l'influence de la QBO et des processus dynamiques. Ainsi la QBO, la NAO et le flux de chaleur turbulent expliquent environ 80 % de l'importante anomalie positive de 25 - 30 DU mesurée entre février et avril 2010.

L'ozone joue un rôle primordial sur l'équilibre photochimique de l'atmosphère et participe au processus d'équilibrage radiatif entre les deux hémisphères (Mecke, 1931). Dans la troposphère, l'ozone détermine la capacité oxydante de la majorité des gaz et absorbe continuellement dans la stratosphère les radiations ultraviolettes nocives (McMicheal et al., 2003). D'où l'intérêt de surveiller la variation de la couche d'ozone de façon régulière. Il a été constaté au début des années 80, une diminution inquiétante et progressive de la colonne totale de l'ozone dûe aux émissions anthropiques des substances riches en chlore, brome et fluor. Ce constat a conduit au Protocole de Montréal en 1987 dont l'objectif est de mettre en place une politique internationale visant à réduire les émissions des substances appauvrissant l'ozone. Dix ans après la signature du dit Protocole, la concentration de ces substances commence à diminuer dans l'atmosphère et la prospection d'un recouvrement progressif de la couche d'ozone demeure aujourd'hui un sujet d'actualité (UNEP/PNUE, 2009 ; OMM, 2010 et 2014). Les besoins d'aujourd'hui sont de réaliser des mesures continues et fiables de l'ozone dont leurs exploitation dans des méthodes et/ ou des modèles bien adaptés à la problématique aideront la communauté à suivre l'évolution de l'ozone et d'estimer les tendances à long terme. Dans ce travail, une variété de produits d'ozone issue de différents instruments a été combinée pour construire des bases des données fiables et homogènes afin d'étudier sa variabilité et d'estimer la tendance de l'ozone dans les régions tropicale et subtropicale sud. L'application de ces bases de données sur les ondelettes a permis d'identifier les principaux forçages qui contrôlent la variabilité de l'ozone et la période de retour associée à chaque forçage. Il s'agit des variations saisonnières du climat, les oscillations quasi-biennales, les oscillations australes El-Niño et l'activité solaire dont le cycle moyen est évalué à 11ans. Le comportement et l'influence de chacun de ces paramètres sur la viabilité de l'ozone sont étudiés. Cette étude est faite en s'appuyant sur des méthodes statistiques et sur le modèle Trend-Run. Avec ce modèle, la part de contribution et la réponse de chaque paramètre sur la variabilité de l'ozone sont quantifiées. Les résultats sur les tendances montrent une augmentation de la couche d'ozone avec un taux variant entre 0 et 2.78% par décade (selon la région et le site) sur la période 1998-2012. Cette amélioration est bien observée au-dessus de 22km, surtout aux subtropiques par rapport à la région équatoriale. / Ozone plays an important role on photochemical equilibrium of atmosphere and participate on radiative balance process between hemispheres (Mecke, 1931). In the troposphere, ozone determines the oxidizing capacity of major species and absorbs continuously in the stratosphere the harmful ultraviolet radiation (McMichael et al, 2003). Based on the above facts, it is important to monitor ozone continuously with consistency and accuracy. Global total column ozone (TCO) has depleted gradually since 1980 with an increase of chlorofluorocarbon concentrations in the stratosphere due to anthropogenic activities. In 1987, the Montreal protocol was formulated in order to regulate the emissions of substances that deplete ozone. Concentrations of these substances are observed to decrease ten years after the Montreal protocol. Thus we have been expecting an increase in ozone by now (UNEP/PNUE, 2009; WMO, 2010 and 2014). The current needs are to achieve consistent and reliable measurements in which their exploitation on adapted methods/models can help scientists to follow the ozone evolution and to estimate long term ozone trend. In this work, a variety of ozone products from different instruments was combined in order to create reliable and homogenous dataset to study the ozone variability and trend over the southern tropics and subtropics. The dataset application on wavelets method allowed to identify the dynamic parameters that control ozone variability and their periodicities. These include seasonal variations of climate, the quasi-biennial oscillations, the El-Niño Southern Oscillation and the 11-years solar cycle. The behavior of each parameter and its influence on ozone variability were analysed based on statistical method and the Trend-Run model. The contribution and response of each variable on ozone variability were quantified from the model. The obtained trends results exhibit an increase of total ozone from 1998 to 2012 with a rate varying between 0 and 2.78% par decade (depending of the site and region). The ozone increase was observed mainly above 22 km and it is more important over the subtropical region with respect to equatorial zone.