Je leest:

Opmerkelijke gaten in de ozonlaag

Opmerkelijke gaten in de ozonlaag

Auteur: | 10 april 2020
NASA, publiek domein (Ozongat boven Antarctica, 2001)

De ozonlaag gedraagt zich dit jaar anders dan anders. Terwijl het bekende ‘gat’ boven de Zuidpool afgelopen herfst maar weinig voorstelde, vormt zich momenteel boven de Noordpool juist een zeer sterke verdunning. Over het herstel van de ozonlaag zegt dit overigens niks: dat lijkt net voorzichtig te zijn begonnen.

Ongebruikelijk nieuws vanaf de Noordpool. Er heeft zich daar een gat in de ozonlaag gevormd, met een oppervlak waar Groenland drie keer in past. Weliswaar is de ozonlaag boven het Arctisch gebied in de maanden maart en april altijd op zijn dunst, maar dat de hoeveelheid ozon er zo laag is dat we van een gat spreken, komt maar zelden voor. De laatste keer was in 2011 – en het huidige gat is groter. Dit melden wetenschappers van de Copernicus Atmosphere Monitoring Service (CAMS) op grond van satellietmetingen.

Het is geen reden voor paniek. Het bekende ozongat waar we ons in de jaren ’80 zo druk om maakten is pakweg twintig keer groter en ligt boven de Zuidpool. Daar was de ozonlaag afgelopen jaar juist veel minder dun dan gebruikelijk, en verdween ook nog eens veel eerder dan anders.

Is het probleem zich dus aan het verplaatsen? Nee, zegt directeur Vincent-Henri Peuch van CAMS in een persbericht, het is gewoon toeval: “Wat we zien is simpelweg de enorme jaarlijkse variatie in de dikte van de ozonlaag. Om het herstel van de ozonlaag te zien, moet je over een veel langere periode kijken.”

Ben Mills, Own work, Public Domain, via Wikimedia Commons

Ozon

Ozon is een molecuul dat uit drie zuurstofatomen bestaat. In de stratosfeer wordt van nature ozon uit zuurstof gevormd, onder invloed van ultraviolet zonlicht. Hierbij breekt een zuurstofmolecuul (O2) op in twee losse zuurstofatomen (2 O), waarna elk los zuurstofatoom zich bindt aan een zuurstofmolecuul om zo een ozonmolecuul te produceren. De ozonlaag in de stratosfeer beschermt het leven op aarde tegen schadelijke ultraviolette zonnestraling. Als deze laag te dun wordt, verbrand je sneller in de zon en heb je meer kans op huidkanker.

Warmer en kouder

De dikte van de ozonlaag is afhankelijk van het seizoen en het weer. In de lente, als de poolnacht ten einde komt en het zonlicht terugkeert, begint de afbraakperiode en wordt de ozonlaag dus dunner. Boven de Noordpool gebeurt dat nu, boven de Zuidpool duurt de afbraakperiode van half augustus tot half december.

Hoeveel ozon er in de lente verloren gaat, hangt voor een groot deel af van de ozonvretende chemicaliën die zich in de winter verzameld hebben – en dat hangt op zijn beurt af van de sterkte van de poolwervel (de polar vortex). Dit is de luchtstroom rond het lagedrukgebied boven een pool, in de stratosfeer – de luchtlaag op een hoogte van 10 tot 50 kilometer.

Als de stratosfeer relatief warm is, wordt de poolwervel minder stabiel en hopen zich minder chemicaliën op die in de lente hun afbrekende werk kunnen doen. Dit is de reden dat er vooral boven Antarctica veel ozon verdwijnt. Daar zijn de winters veel kouder dan in het noorden en worden de wervelwinden niet verstoord door onderliggende continenten.

Afgelopen jaar was de stratosfeer in de winter boven de Zuidpool echter warmer dan gebruikelijk, en op dit moment boven de Noordpool juist kouder. Daardoor bleef de ozonlaag boven Antarctica eind 2019 relatief dik, en is deze boven de Noordpool nu zo sterk verdund.

Het ozongat boven Antarctica verdween vroeg, afgelopen jaar. Links de hoeveelheid ozonconcentratie boven de Zuidpool, op 11 november 2019, rechts ter vergelijking die van 11 november 2018. De hoeveelheid ozon in de stratosfeer wordt gegeven in Dobson eenheden. Bij de Zuidpool spreken we van een gat als de hoeveelheid ozon minder dan 220 Dobson is.
ECMWF Copernicus Atmosphere Monitoring Service (CAMS)
Ozon (in Dobsoneenheden) boven de Noordpool, op 29 maart 2020 (links) en 6 april 2020 (rechts).
Copernicus Atmosphere Monitoring Service/ECMWF

Uitgelicht door de redactie

Biotechnologie
‘Ik weet zeker dat het nog veel sneller kan’

Geneeskunde
Migraine is meer dan alleen hoofdpijn

Biologie
Oud vaccin tegen COVID-19

Het Montrealprotocol

Spuitbussen, koelkasten, air conditioners en brandblussers bevatten tot eind jaren ’80 meestal cfk’s (chloorfluorkoolstofverbindingen) en halonen. In de jaren ’80 bleek echter dat deze chemicaliën de ozonlaag aantastten, met name op het zuidelijk halfrond: cfk’s en halonen vallen in de stratosfeer uiteen, waarbij chloor- en broomradicalen (uiterst reactieve chloor- en broomdeeltjes) ontstaan. Deze radicalen reageren op hun beurt met ozon, waarbij zonlicht ervoor zorgt dat de reactie lang door kan blijven gaan. Hierdoor wordt de ozonlaag dunner.

Als reactie hierop werd in 1987 een internationaal verdrag opgesteld om de productie van ozonafbrekende chemicaliën te beëindigen: het Montrealprotocol. Dat protocol is een groot succes, vertelt Guus Velders, senior onderzoeker luchtkwaliteit bij het RIVM en hoogleraar bij de Universiteit Utrecht. “Het gebruik van ozon-afbrekende stoffen is sindsdien wereldwijd met meer dan 95% afgenomen.”

Toch daalt de concentratie van deze stoffen in de lucht pas sinds een jaar of tien. De natuurlijke afbraak van cfk’s en halonen neemt nu eenmaal nogal veel tijd in beslag. “Vanaf het moment dat je stopt met de uitstoot, duurt het 50 tot 70 jaar voor deze stoffen uit de atmosfeer verdwenen zijn”, zegt Jos de Laat, senior atmosfeeronderzoeker bij het KNMI en lid van de wetenschappelijke adviesraad over stratosferisch ozon van de Wereld Meteorologische Organisatie (WMO).

Het herstel van de ozonlaag zelf duurt nog veel langer, vertellen Velders en De Laat. De verwachting is dat het ozonconcentratie pas rond het midden van deze eeuw weer terug zal zijn op het niveau van 1980. Velders: ”Op gematigde breedte, zoals boven Nederland, zal het waarschijnlijk wat sneller gaan, bij de polen wat langzamer.”

Het herstel wordt bijgehouden en beschreven in wetenschappelijke rapporten van de Verenigde Naties en de Wereld Meteorologische Organisatie, die om de vier jaar verschijnen. Zowel Velders als De Laat werkten hier aan mee. De Laat: “Pas in 2018 durfden we met enig vertrouwen te concluderen dat we het herstel van de ozonlaag boven Antarctica konden zien in de gegevens. Voor die tijd viel het effect weg tegen de natuurlijke variaties.”

Voor de rest van de wereld is het herstel zelfs nog steeds niet van de natuurlijke ruis te onderscheiden. De Laat: “Maar daar was de schade dan ook beperkter. Zeg zo’n 5 procent, terwijl bij de Zuidpool op het hoogtepunt elk voorjaar zo’n 50 procent van de hoeveelheid ozon verdween.”

Het oppervlak van het gat in de ozonlaag boven de Zuidpool door de jaren heen.
ECMWF Copernicus Atmosphere Monitoring Service (CAMS)

Klimaat

Uiteindelijk zal de ozonlaag in de loop van deze eeuw zelfs iets dikker worden dan in de jaren ’80, vermoeden wetenschappers. Dat komt door het broeikaseffect. De onderste luchtlaag – tot een hoogte van pakweg 15 kilometer – warmt weliswaar op onder invloed van CO2 en methaan, de stratosfeer daarboven koelt juist af. Daarnaast versnelt de luchtstroming in de stratosfeer, met name van de evenaar naar de polen.

Dit heeft vele, elkaar tegenwerkende effecten. Zo vertragen chemische reacties bij lagere temperaturen – dat leidt tot minder ozonafbraak bij gematigde breedten. Bij de polen kunnen zich door de lagere temperaturen echter meer wolken vormen in de stratosfeer. Op de ijsdeeltjes in die wolken vinden chemische reacties plaatst waardoor er veel chloorradicalen ontstaan die ozon kunnen afbreken. Bovendien condenseren er stikstofverbindingen op de ijsdeeltjes, die anders de chloorradicalen voor een deel onschadelijk hadden kunnen maken. Dat veroorzaakt juist weer een grotere afbraak.

Ook de broeikasgassen zelf hebben invloed op de ozonlaag: Methaan in de stratosfeer kan de ozonlaag herstellen, lachgas en waterdamp (dat ontstaat door de chemische omzetting van methaan) leveren juist extra afbraak op.

De consensus is op dit moment dat het gecombineerde effect uiteindelijk een iets dikkere ozonlaag zal veroorzaken, vertelt De Laat. “Superrecovery, noemen we dat.” Velders: “Maar het hangt er ook van af waar op aarde je kijkt.”

In Nederland eindigen we uiteindelijk met een iets dikkere ozonlaag dan voor 1980. Het scheelt maar een paar procent, benadrukken de onderzoekers, en heeft dus weinig impact. De Laat: “Bedenk dat de gemiddelde dikte boven Nederland met de seizoenen al 25 procent varieert, en dat de wisselingen van dag tot dag nog groter kunnen zijn.”

Bronnen

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 10 april 2020

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.