‘Schitterende’ wolken zijn het, ontstaan door een opmerkelijke kou. Deze wolken zorgen ervoor dat het weinige ozon in de Arctische atmosfeer wegtrekt, aldus een nieuw onderzoek. Het gebied met ozonarme lucht kan zelfs naar New York wegtrekken en het aantal gevallen van huidkanker verhogen, waarschuwen experts.
In de stratosfeer ligt een deken van ozon op een hoogte van ongeveer 20 kilometer boven het aardoppervlak. Ozon blokkeert het grootste deel van de hoogfrequente UV straling van de aarde en beschermt ons zo overwegend tegen verbranding en huidkanker. Echter, een koufront op hoog niveau wat bovendien een langere tijd aanwezig is boven de noordpool heeft mogelijk al de ozonconcentratie gereduceerd tot de helft van normaal en het einde is nog niet in zicht volgens onderzoeksleider Markus Rex van Alfred Wegener Institute voor Polar en Marine onderzoek in Bremerhaven.
Voorlopige data van 30 ozon meetstations over de Noordpool laat volgens Rex zien, dat de concentratie aan ozon flink lager was deze winter dan ervoor. Voordat de lente begint is het mogelijk dat er voor het eerst een gat in de ozonlaag komt op de Noordpool, een dramatische ontwikkeling die in de boeken kan komen volgens Rex. ‘Het is nog te vroeg om goede uitspraken over te doen, maar houdt het in de gaten.’ Het onderzoek krijgt steun van chemicus Simone Tilmes (NCAR, Boulder, Colorado) die niet deelnam aan de studie. Zij vertelt: ‘We weten op dit moment niet hoe het gat in de ozonlaag zou gaan groeien omdat de verdunning van de laag momenteel bezig is.’ Een gat in de ozonlaag is in principe een zone waarin de ozon (seizoensgewijs) weg is zoals het bij het bekende gat in de laag bij Antarctica.
‘Schitterende’ wolken herbergen ozonafbrekende chemicaliën
In de jaren 80 realiseerde wetenschappers dat chloorfluorkoolwaterstoffen (ook bekend als CFK’s) en andere ozonafbrekende chemicaliën de ozonlaag lieten verminderen. Deze stoffen kwamen onder andere voor in haarsprays en koelkasten. In het Montreal Protocal in 1987 is besloten het gebruik van CFK’s uit te faseren en alternatieven te gebruiken. Echter kunnen CFK’s nog tientallen jaren aanwezig zijn in de stratosfeer. Zodoende is het gat in de ozonlaag bij Antarctica nog steeds aanwezig, maar verwacht wordt is dat deze kleiner wordt de komende tientallen jaren. Als een CFK moleculen in de atmosfeer komen vallen zij uit elkaar in onder andere chlooratomen. Deze chlooratomen worden geactiveerd door het zonlicht en vallen het ozon (O3) aan. Een koude lucht versnelt dit proces via ‘polar stratospheric clouds’, ook wel bekend als parelmoerwolk. Deze (niet helemaal begrepen) wolken ontstaan in de stratosfeer als de temperatuur aldaar onder de -80 graden Celsius komt.
De wolken vormen een reservoir voor inactieve bijproducten, die ontstaan bij de afbraak van CFK’s. Op de top van de wolk worden de inactieve moleculen geïnitieerd en er ontstaan nieuwe chlooratomen die de ozonmoleculen aanvallen. Dit proces stopt zodra het warmer wordt en de zogenoemde Artic polar vortex uit elkaar valt volgens Tilmes.
De Artic polar vortex beslaat een gebied van ongeveer 15 miljoen vierkante kilometer (40x de grootte van Duitsland) dat rond de Noordpool cirkelt in de winter.
Opwarming verbonden met koudegolf op grote hoogte?
De koudegolf is volgens Rex geen toeval. Volgens hem is dit een voortgang op lange termijn trend dat de winters op de Noordpool kouder zijn geworden. Het broeikaseffect zou dit effect kunnen versterken volgens hem. CO2 vangt warmte op in de lagere luchtlagen van de atmosfeer zodat de hogere luchtlagen koeler worden. ‘Uiteraard is dit proces complexer dan deze verklaring. Er zijn veel mogelijke verklaringen in welke manier het broeikasgas een invloed heeft op de temperaturen op grote hoogte.’
Lucht met lage ozonconcentratie naar het zuiden deze lente?
Elke piek in de UV straling kan een impact hebben op het ecosysteem op de Noordpool en de gezondheid van de mens vertelt Rex. Bijvoorbeeld, meer zonlicht kan de groei van diverse algen in de oceaan vertragen, welke voedsel geven aan grotere organismen. Een tekort hieraan betekent een breuk in de voedselketen. Zorgwekkender nog is dat de zone waarin lucht bevindt met niet tot nauwelijks ozon kan bewegen naar het zuiden via de Arctic polar vortex naar gebieden die dichtbevolkt zijn. Zo’n zone wordt meestal zuidwaarts gestuwd tot 40 à45ste breedtegraad door natuurlijke atmosferische instabiliteit. Een ozonarme lucht zone, die zuidwaarts beweegt, kan zich bewegen tot het noorden van Italië en New York/San Francisco.
De razendsnel bewegende vortex kan aanhouden tot april, waarin de mensen ook meer tijd buiten doorbrengen zegt Tilmes. ‘Een goede boodschap voor de mensen is, is dat de ozonlaag dunner is dan gebruikelijk in de lente. Je moet uitkijken voor je huid en zonnebrand gebruiken.’ Volgens Rex is de lucht wel continu in beweging dus de ozonarme lucht is maar voor paar dagen een gevaar voor een bepaalde regio. Tevens merkt hij op dat ondanks deze situatie het Montreal Protocol werkt. Mensen kunnen zeggen dat het een vergissing was om CFK’s te verbannen en dat het niet werkt. Het is enkel de tijdschaal. Het duurt eenmaal erg lang voordat CFK’s verdwenen zijn uit de atmosfeer.
© Onweer-Online - Bron: NG | Gewijzigd: 24 april 2017, 12:30 uur, door Joyce.s
Het gat in de ozonlaag, dat in september, oktober en november – aan het einde van de winter op het zuidelijk halfrond – boven de Zuidpool ontstaat, is zeer bekend. Minder bekend is dat aan het einde van onze winter de ozonconcentraties ook boven de Noordpool sterk kunnen teruglopen, zoals dit jaar het geval blijkt te zijn. Zal het bij ons ooit tot een ozongat komen? Wetenschappers weten het niet, maar sluiten het niet uit. Voor het leven op aarde is de ozonlaag, die zich op ongeveer 20 kilometer hoogte boven het aardoppervlak bevindt, van groot belang. Ozon houdt het grootste deel van de schadelijke UV-straling, afkomstig van de zon, tegen en voorkomt zo dat wij bij langdurige blootstelling aan de zon al te erg verbranden en op termijn huidkanker krijgen. Wordt de ozonlaag dunner, dan kan meer UV-straling de aarde bereiken en worden de risico’s automatisch groter.
De ozonconcentraties boven Europa, zoals berekend voor vandaag. Boven de noordelijke delen van Europa is een verlaagde concentratie aan ozon te zien, maar van een gat in de ozonlaag is geen sprake.
CFK’s
Verantwoordelijk voor de aantasting van de ozonlaag zijn de CFK’s, de chloorfluorkoolstofverbindingen die onder meer veel werden gebruik in brandblussers, airconditioners en spuitbussen. Om de ozonlaag te beschermen, is sinds 1 januari 1989 het verdrag van Montreal van kracht waarin de afbouw van de productie en het gebruik van CFK’s wordt geregeld. Inmiddels is dat verdrag door 183 landen (waaronder de volledige Europese Unie) geratificeerd. Sinds de inwerkingtreding van het verdrag is de emissie van CFK’s sterk teruggelopen. Toch zijn de problemen voor de ozonlaag nog niet voorbij. Het duurt heel lang voordat CFK’s, als ze eenmaal in de atmosfeer zitten, daar weer uit verdwijnen. Daarom duurt het nog wel tientallen jaren voordat het ozonprobleem echt zal zijn opgelost. CFK’s vernietigen veel ozon vanaf het moment dat de temperatuur in de ozonlaag beneden -78 graden komt, meestal aan het einde van de winter. En dus zowel boven de Noord- als de Zuidpool. In de ozonlaag beginnen vanaf dat moment de zogenoemde polaire stratosfeerwolken (in individuele gevallen ook wel parelmoerwolken genoemd) te ontstaan.
Een parelmoerwolk boven de Noordpool.
Afbraak ozonlaag
Omdat in de stratosfeer op een hoogte van 20 kilometer maar heel weinig waterdamp zit, moet het daar geweldig koud worden om ijskristalletjes te laten ontstaan. En als ze dan ontstaan, zien de wolken die ermee worden gevormd er heel bijzonder uit. Door de geringe grootte van de kristalletjes zijn in de wolken, als de zon erop schijnt, de meest bijzondere kleuren te zien. Het is ook daarom dat ze parelmoerwolken worden genoemd. Zit de hele lucht er vol mee, zoals bij voorbeeld op 17 en 18 februari 2008 boven Nederland het geval was, toen de zon in een onnatuurlijk oranje gloed (die lang aanhield, zie foto) onderging, dan heten ze polaire stratosfeerwolken. Ze bestaan overigens niet alleen uit ijskristallen, maar ook uit verbindingen van salpeterzuur en water. Omdat op dat moment uit de CFK’s op die hoogte agressieve chlooratomen vrijkomen, wordt de ozonlaag in rap tempo afgebroken. De aanwezigheid van parelmoerwolken en polaire stratosfeerwolken is hier dan ook een aanwijzing voor.
Nogmaals polaire stratosfeerwolken boven Nederland, op 17 februari 2008 gefotografeerd door Gieny Westra.
Ook de afgelopen weken waren die wolken boven de Noordpoolregio vaak te zien. Metingen van het KNMI laten nu zien dat zich een vrij groot gebied van relatief geringe ozonconcentraties heeft gevormd, omgeven door regio’s waar die ozonconcentratie juist veel hoger is. Van lage concentraties, zoals we die ieder najaar boven de Zuidpool aantreffen, is echter geen sprake. Wat dat betreft, kun je bij ons nog steeds niet van een ozongat spreken. Maar wat niet is, kan ook dit voorjaar nog best komen, zeggen wetenschappers, ook al weten ze dit niet zeker.
Poolwervel
Verlaagde ozonconcentraties doen zich voor in het gebied met lage temperaturen op zeer grote hoogte boven de Noordpool dat ook wel de poolwervel wordt genoemd. Vooral gedurende het winterhalfjaar is die poolwervel markant aanwezig. In het zomerhalfjaar wordt hij min of meer stukgeslagen. De overgang heeft plaats gedurende de lente. Dat is het moment waarop lucht met lage ozonconcentraties ook naar het zuiden uit kan stromen en bewoonde gebieden kan bereiken. Gebeurt dat inderdaad, dan komt tijdelijk meer UV-straling dan normaal op het aardoppervlak terecht. En moeten we oppassen tijdens het zonnen en goed smeren. Dergelijke perioden duren meestal niet langer dan een enkele dag en zullen in de loop van de aprilmaand, als de poolwervel kapot wordt geslagen, geleidelijk verdwijnen. Dan wordt alles weer normaal.
Parelmoerwolken boven de Zuidpool. Zowel parelmoerwolken als polaire stratosfeerwolken kunnen erop duiden dat de ozonlaag op het moment van het zien van deze wolken deels wordt afgebroken. Foto: Alan Light.
Mini-ozongaten
Het is overigens al eerder tot mini-ozongaten gekomen boven Europa, bij voorbeeld (bijzonder genoeg nog voorafgaand aan de winter) op 9 november 2001. Toen kwamen de gemeten ozonconcentraties in het minigat beneden 200 Dobson-eenheden (de maat voor de concentratie aan ozon op een bepaalde plaats) uit. Het plaatje, berekend voor vandaag, laat zien dat we aan dergelijk lage waarden op dit moment nergens toekomen, ook al is er wel een gebied te zien waar de concentraties lager zijn dan normaal. Aan het einde van de jaren 90 werd boven Denemarken op 30 november 1999 een laagste concentratie van 185 Dobson-eenheden gemeten, daar waar een concentratie tussen 260 en 320 eenheden op dat moment normaal zou zijn geweest.
De zorgen over het eventueel ooit opduiken van een ozongat boven de Noordpool betekenen overigens niet dat de in Montreal afgesproken maatregelen niet werken. Omdat het zo lang duurt voordat de CFK’s uit de atmosfeer zijn verdwenen, houden de problemen voorlopig nog wel aan. De verwachting is echter dat we er rond het jaar 2050 wel een stuk beter voor zullen staan.
Bronnen: Meteo Consult, KNMI, NASA, National Geographic | Gewijzigd: 24 april 2017, 12:30 uur, door Joyce.s
Het was bijzonder koud in de ozonlaag afgelopen maand. De lage temperaturen in de ozonlaag boven de Noordpool hielden dit voorjaar uitzonderlijk lang aan. In de eerste helft van maart werden in de stratosfeer op zo'n 20 kilometer hoogte zelfs een paar dagen lang kouderecords gevestigd voor deze tijd van het jaar. De aanhoudende kou in de stratosfeer, waar de ozonlaag zich bevindt, was opmerkelijk. De afgelopen jaren, in 2009 en 2010, traden juist al en vrij vroeg, achtereenvolgens in januari en halverwege februari zogenaamde stratosferische opwarmingen plaats. De temperatuur in de stratosfeer op 20 kilometer hoogte was de eerste helft van afgelopen maand nog zo laag dat polaire ijswolken (polar stratospheric clouds) konden ontstaan. In polaire ijswolken in de stratosfeer worden chloorverbindingen gevormd die de ozon in de ozonlaag boven de Noordpool afbreken. De ijswolken helpen om het chloor uit de chloorverbindingen vrij te maken waarna het vrije chloor (katalytisch) met ozon kan regeren en ozon afbreekt.
Het gebied met verminderd ozon boven de Noordpool was goed waarneembaar in de waarnemingen van het Fins-Nederlandse Ozone Monitoring Instrument OMI. De afbeelding toont de hoeveelheid ozon gemiddeld over de maand maart
De lage ozonwaarden boven de Noordpool kwamen niet alleen door ozonafbraak in ijswolken, maar ook doordat de aanvoer van ozonrijkere lucht vanuit de tropen, begin maart minder was dan andere jaren door de sterke straalstroom rondom de Noordpoolwervel op 20 km hoogte. De ozonlaag boven de Noordpool had nog wel een dikte van meer dan 250 Dobsoneenheden (De Dobsoneenheid geeft aan hoeveel ozon er in de lucht aanwezig is boven een bepaald punt op aarde, zie uitleg onder begrippen). Dat is veel meer dan in het ozongat boven de Zuidpool dat jaarlijks in september-november optreedt. In het jaarlijkse ozongat neemt de dikte van de ozonlaag af tot minder dan 150 Dobsoneenheden. In tegenstelling tot de Zuidpool, varieert de dikte van de ozonlaag boven de Noordpool in het voorjaar sterk van jaar tot jaar. Ook de temperatuur op 20 km hoogte boven de Noordpool kent jaarlijks sterke wisselingen.
Een situatie zoals begin deze maand, met aanhoudende kou in de ozonlaag, komt weinig voor. Normaal gesproken breekt de Noordpoolwervel ergens in de loop van het voorjaar op waarbij de temperatuur oploopt en het gedaan is met de ozonafbraak. Dat zien we ook nu langzaamaan gebeuren. Wel zal de relatief grote ozonafbraak dit voorjaar leiden tot een wat minder dikke ozonlaag op het noordelijk halfrond, want het duurt een tijdje voordat de verdwenen ozon weer is aangevuld.
Bron KNMI