Het jaarlijks terugkerende ozongat boven de Zuidpool heeft dit jaar op 12 september z’n grootste omvang bereikt. Met een oppervlakte van rond 16 miljoen vierkante kilometer werd een negende plaats behaald op de lijst van ozongaten van de laatste 26 jaar. De laagste ozonconcentratie werd boven de Zuidpool op 10 oktober gemeten, toen de metingen nog maar 102 Dobson-eenheden aangaven. Die uitslag was goed voor een gedeelde tiende plaats op de ranglijst van de afgelopen 26 jaar, sinds het begin van de metingen. Eerder dit jaar in maart bleek zich boven het noordelijk halfrond ook een soort van ozongat te hebben gevormd, dat zich op 26 maart zelfs tot over een groot deel van Scandinavië uitstrekte. Is het ozongat boven de Zuidpool een terugkerend fenomeen, het nieuwe gat boven ons deel van de wereld bracht de gemoederen in beweging. Wat is er aan de hand? Gaat dit vaker gebeuren? En hoe kan dit nieuwe gat zomaar ontstaan, terwijl we de uitstoot van CFK’s, die algemeen als boosdoeners worden gezien bij de afbraak van ozon, toch al weer flinke tijd geleden vrijwel geheel uit hebben weten te bannen? We gaan op zoek naar oorzaken.
Het verloop van de ozonconcentratie met de tijd dit jaar boven het Zuidpoolgebied, gemeten in Dobson-eenheden. Het minimum van de concentratie wordt begin oktober bereikt. Rood zijn de waarden van dit jaar, groen de waarden van vorig jaar. Bron: Science Daily.
De verwachting van het KNMI voor de ozonconcentraties boven de Zuidpool voor vandaag. Het blauwe stuk is het nog resterende deel van het ozongat van dit jaar. Bron: KNMI.
Het ozongat, zoals dat eind maart boven ons deel van de wereld optrad. Onder meer een groot deel van Scandinavie had ermee te maken. Aan de kleuren is te zien dat het gat niet zo diep is als dat boven de Zuidpool. Bron: KNMI.
Ozonlaag van levensbelang
Voor het leven op aarde is de ozonlaag, die zich tussen 15 en 30 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. Ozon ontstaat doordat zuurstofmoleculen, op de hoogte waar de ozonlaag zich bevindt, onder invloed van de ultraviolette straling van de zon splitsen. Daarbij komen de zogenoemde zuurstofradicalen vrij die op hun beurt weer met andere zuurstofmoleculen reageren. Daarbij ontstaat ozon. Dit ozon absorbeert heel gemakkelijk ultraviolette straling en produceert zuurstof, maar ook weer een vrij zuurstofradicaal. Het radicaal reageert vervolgens opnieuw met zuurstof en produceert zo een nieuw ozonmolecuul. Op deze manier wordt door de ozonlaag dus veel ultraviolette straling geabsorbeerd, maar ook nieuwe ozon geproduceerd.
Enkele dingen zijn hiermee te begrijpen. Bij voorbeeld dat de ozonlaag – doordat deze veel straling direct van de zon absorbeert – relatief gezien warmer is dan andere luchtlagen in de atmosfeer (zolang de zon de laag beschijnt). Zodra de zon (in de poolgebieden) een half jaar onder is, stopt echter de instraling van de ozonlaag aldaar. Dan koelt de atmosfeer er snel af en wordt enige tijd geen nieuwe ozon gevormd. Geleidelijk ontstaan op deze manier de voorwaarden waaronder het in het voorjaar tot een afbraak van de ozonlaag kan komen.
CFK’s
Mede verantwoordelijk voor de aantasting van de ozonlaag zijn CFK’s, de chloorfluorkoolstofverbindingen die vroeger veel werden gebruik in brandblussers, airconditioners en spuitbussen, destijds in de atmosfeer terechtkwamen en daar voor een groot deel nog steeds in zitten. 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. Intussen 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 (als de zon boven de poolgebieden lange tijd onder is geweest en weer boven de horizon komt). En dat dus zowel boven de Noord- als de Zuidpool. In de ozonlaag beginnen, zodra het er koud genoeg is de zogenoemde polaire stratosfeerwolken (in individuele gevallen parelmoerwolken genoemd), te ontstaan.
Polaire stratosfeerwolken zoals ze op 18 februari 2008 boven Nederland voorkwamen. De zon ging toen indrukwekkend oranje onder. Foto: D.C. Visser.
Een parelmoerwolk. In de wolk zijn bijzonder kleuren te zien. Parelmoerwolken laten zien dat de stratosfeer op die plaats koud genoeg is om de afbraak van ozon op gang te laten komen. Bron: Wikipedia.
Parelmoerwolken boven de Zuidpool. Foto: Alan Light.
Afbraak ozonlaag
Omdat in de stratosfeer op een hoogte van 20 kilometer maar heel weinig waterdamp zit, moet het daar geweldig koud worden om zich ijskristalletjes te laten vormen. Als ze eenmaal ontstaan, zien de wolken die eruit bestaan er meteen wel 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 toen de zon in een onnatuurlijk oranje gloed (die lang aanhield, zie foto) onderging, dan heten ze polaire stratosfeerwolken. De stratosfeerwolken bestaan overigens niet alleen uit ijskristallen, maar ook uit verbindingen van salpeterzuur en water. Omdat op het moment dat ze te zien zijn uit CFK’s, onder invloed van de boven de poolgebieden opkomende zon, agressieve chlooratomen vrijkomen, wordt de ozonlaag snel afgebroken. De aanwezigheid van de vanaf het aardoppervlak duidelijk zichtbare parelmoerwolken en polaire stratosfeerwolken is hier dan ook een aanwijzing voor.
Het afgelopen voorjaar, toen zich ook boven de Noordpool een soort van ozongat vormde, waren die wolken boven de Noordpoolregio vaak te zien. Metingen van het KNMI lieten toen zien dat een vrij groot gebied met relatief geringe ozonconcentraties ontstond, omgeven door regio’s waar die ozonconcentratie juist veel hoger was. Van concentraties, zo laag als we ze ieder najaar boven de Zuidpool aantreffen, was gelukkig geen sprake, omdat de hoeveelheid ozon op het moment dat de afbraak begint in het noordpoolgebied groter is dan in het zuidpoolgebied, als de ozonafbraak daar begint. Wat dat betreft, kun je bij ons nog steeds niet van een diep ozongat spreken. Maar wat niet is, kan 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 polen dat ook wel de poolwervel wordt genoemd. Vooral gedurende het winterhalfjaar is die poolwervel markant aanwezig. In het zomerhalfjaar wordt hij boven de Noordpool min of meer stukgeslagen, boven de Zuidpool blijft hij ook dan grotendeels bestaan. De overgang heeft plaats gedurende de lente. Dat is het moment waarop lucht met lage ozonconcentraties bij ons 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, verdwijnen. Dan wordt alles weer normaal.
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. 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.
Andere oorzaken ozonafbraak?
Een laatste vraag die we ons kunnen stellen, is of het alleen de CFK’s zijn die verantwoordelijk zijn voor het ontstaan van ozongaten, nu dus ook af en toe boven het noordelijk halfrond? Mogelijk niet. Het is bijvoorbeeld zo dat er een relatie is tussen de dikte van de ozonlaag, de temperatuur ervan en de activiteit van de zon. In perioden met relatief veel zonnevlekken, zendt de zon ook relatief veel ultraviolette straling uit. De ozonlaag kan in dat geval dikker en warmer worden. Hebben we een zonnevlekkenminimum, dan wordt minder ultraviolette straling uitgezonden en dus ook minder ozon gevormd. De ozonlaag is dan relatief kouder. Nu zijn we dit jaar net uit een lang zonnevlekkenminimum gekomen. Mogelijk is dat van invloed geweest op het plotseling ontstaan van een ozongat, dit voorjaar boven het noordelijk halfrond. Een andere ontwikkeling is het langzaam afkoelen van de lagere delen van de stratosfeer (waar zich de ozonlaag bevindt) als gevolg van het broeikaseffect. Onder invloed van de toenemende concentratie van kooldioxide in de troposfeer, de onderste 10 tot 15 kilometer van de atmosfeer waarin zich het weer afspeelt, wordt deze langzaam warmer, omdat meer zonnestraling wordt geabsorbeerd. Die straling komt niet meer – zoals vroeger wel – in de stratosfeer (direct boven de troposfeer) terecht. Metingen laten zien dat de onderste delen van de stratosfeer als gevolg hiervan langzaam afkoelen, ongeveer in het tempo waarin de troposfeer warmer wordt. De ozonlaag wordt ook op deze manier mogelijk wat eerder koud genoeg om het in combinatie met de CFK’s tot de voorjaarsafbraak ervan te laten komen, ook boven de Noordpool.
Er lijkt een relatie te zijn tussen de dikte en de temperatuur van de ozonlaag en de activiteit van de zon. In de grafiek, het is de nieuwste, is te zien dat we uit een zonnevlekkenminimum komen. Vooral de laatste tijd is de zon erg actief. Zo actief dat de verwachting voor het komende maximum, dat in mei 2013 wordt verwacht, flink naar boven is bijgesteld. Bron: NASA.
Veel belangrijker nog dan het aantal zonnevlekken is de hoeveelheid ultraviolette straling zoals die door de zon wordt uitgezonden. Een maat hiervoor is de radioflux, zoals die in deze grafiek staat aangegeven. Ook deze lijn is de laatste tijd sterk opgelopen. De vergelijking met de lijn voor het aantal zonnevlekken, zoals in de grafiek boven dit plaatje staat aangegeven, gaat goed op. Bron: NASA.
De temperatuursontwikkeling in de onderste delen van de stratosfeer (de dalende lijn) afgezet tegen die in de onderste en de middelbare delen van de troposfeer. Duidelijk is te zien hoe de laagste delen van de atmosfeer langzaam warmer worden. De hogere delen koelen geleidelijk af. Bron: Skepticalscience.
Ongeveer hetzelfde plaatje, maar dan met de momenten toegevoegd waarop zich vulkaanuitbarstingen voordeden. Op grotere hoogte in de atmosfeer blijken die het tijdelijk flink warmer te laten worden. Dichterbij het aardoppervlak koelt het juist korte tijd af. De tegenoverstelde bewegingen van die van het broeikaseffect dus. Bron: Climateinsight.
Bronnen: Meteo Consult, NASA, Science Daily, KNMI. | Gewijzigd: 13 november 2011, 15:28 uur, door MarkNL
__________________________
! Ongeveer hetzelfde plaatje, maar dan met de momenten toegevoegd waarop zich vulkaanuitbarstingen voordeden. Op grotere hoogte in de atmosfeer blijken die het tijdelijk flink warmer te laten worden. Dichterbij het aardoppervlak koelt het juist korte tijd af. De tegenoverstelde bewegingen van die van het broeikaseffect dus.
__________________________
daar word verteld dat de temperatuur omhoogschiet, maar er word niet verteld dat nadat hij omhoog geschoten is naar beneden gaat en een lager gemiddelde vertoont, dat lijkt mij een positieve ontwikkeling. dus een minder warm klimaat.
of zit ik er daarmee naast?
gr FirstwingBreda