Je hebt er vast wel eens van gehoord: “het gat in de ozonlaag”. Hiermee wordt verwezen naar de verminderde concentratie van het stofje ozon in de stratosfeer rond het voorjaar, vaak boven de Zuidpool. Waarom is die ozonlaag ‘o zo belangrijk’? En hoe staat het er op dit moment voor met het gat in de ozonlaag?
De ozonlaag
De ozonlaag kun je zien als een laag in de stratosfeer, op zo’n 15 tot 50 kilometer hoogte. In deze laag is relatief veel van het stofje ozon (scheikundige notatie: O3) aanwezig. Het vormt zich door zeer schadelijke ultraviolette straling (UV-straling) van de zon in de stratosfeer. Zuurstofmoleculen kunnen door deze UV-straling via enkele chemische reacties worden omgezet in het stofje ozon.
Ozon kan gevormd worden wanneer in de stratosfeer zuurstofmoleculen door UV-straling na enkele chemische reacties worden omgezet in ozon.
Maar waarom is die ozonlaag nou zó belangrijk? Dat heeft te maken met het feit dat het onze planeet beschermt tegen de gevaarlijke ultraviolette straling van de zon. Het schadelijkste deel van deze straling, uv-C, wordt namelijk tegengehouden door de ozonlaag en zal dus het aardoppervlak niet bereiken. Simpel gezegd: zonder de ozonlaag is er géén leven op aarde mogelijk! Meer over UV-straling en de kracht van de zon, lees je in deze blog.
Het aantasten van de ozonlaag
Het is dus belangrijk dat we onze ozonlaag beschermen en proberen in stand te houden. Het is al lang bekend dat de ozonlaag kan worden aangetast door zogenaamde CFK’s (chloorfluorkoolwaterstoffen). Dit zijn stoffen die bijvoorbeeld in koelkasten, piepschuim en sommige drijfgassen van spuitbussen zijn verwerkt. Wanneer deze verbindingen in de ozonlaag terecht komen, zorgen verschillende chemische reacties met bijvoorbeeld chloormoleculen (scheikunde notatie: Cl) van de CFK’s ervoor dat het stofje ozon wordt afgebroken…
Wetenschappers kwamen daar achter en in 1989 ging de regeling (ondertekend in het Montreal Protocol) van kracht, waarbij het gebruik van de stoffen die de ozonlaag verder konden aantasten, werd stopgezet. En het verwachte effect werd gerealiseerd, want de afbraak van ozon is gestabiliseerd. Echter, het kan nog wel tot de tweede helft van de 21e eeuw duren voordat de ozonlaag volledig hersteld zal zijn.
Ozon kan weer worden afgebroken door chemische reacties met chloormoleculen, afkomstig uit zogenaamde CFK's.
Ozonafbraak en de 'polar vortex' boven de Zuidpool
Het gat in de ozonlaag (lees: de verminderde concentratie ozon) zien we vaak in het voorjaar (op het noordelijk halfrond rond maart/april en op het zuidelijk halfrond rond september/oktober) bij de polen. Toch zien we het voornamelijk boven de Zuidpool, maar waarom eigenlijk daar? Simpel gezegd: de meteorologische omstandigheden zijn daar ideaal om de afbraak van ozon een 'boost' te geven rond het voorjaar. Hiervoor moeten we even kijken naar de zogenaamde polar vortex.
Dit kan worden gezien als een groot lagedrukgebied op grote hoogte rondom de polen van de Aarde. Binnen een krachtige polar vortex zit enorm koude lucht 'gevangen'. De uitwisseling tussen verschillende luchtmassa's boven de polen en subtropische gebieden is in de winter en het vroege voorjaar minimaal. De koude lucht blijft zo op zijn plaats en koelt doordat er ook geen zonlicht is, steeds verder af. Zie het dus een beetje als een soort 'barrière' voor de uitwisseling van lucht. De polar vortex boven de Zuidpool is een stuk krachtiger en stabieler dan die op het noordelijk halfrond en de immens koude lucht blijft daar dus beter gevangen.
De polar vortex boven de Zuidpool zorgt ervoor dat enorm koude lucht op hoogte zit gevangen boven dit gebied. De temperatuur van de lucht in de stratosfeer keldert en keldert en dit zal uiteindelijk de afbraak van ozon bevorderen.
Ozonafbraak en parelmoerwolken
Het afbraakproces van ozon vindt alleen plaats bij extreem lage temperaturen in de stratosfeer. De temperaturen moeten dan wel tot 80 graden onder het vriespunt dalen. Bij deze temperaturen kunnen prachtige zogenaamde 'parelmoerwolken' ontstaan. Naast ijskristallen komen er ook allerlei verbindingen van de stofjes salpeterzuur, zwavelzuur en water in deze wolken voor. Juist déze wolken dragen bij aan de afbraak van ozon. Deze gassen blijven aanwezig zolang de poolnacht duurt.
Door middel van chemische reacties met stoffen van de CFK's op de ijskristallen van de parelmoerwolken kan ozon namelijk worden afgebroken. Er is echter wel nog één ding nodig om de ozonafbraak te voltooien: zonlicht! Tijdens de winter op de Zuidpool en in de vroege lente is er natuurlijk geen straling van de zon aanwezig (net als in de winter op de Noordpool). Zodra het lente is geworden en de eerste zonnestralen opdoemen, gaan de deeltjes een reactie aan met het aanwezige ozon en begint de afbraak.
Wanneer in de stratosfeer de temperaturen dalen tot 80 graden onder het vriespunt en zelfs lager, kunnen prachtige parelmoerwolken worden gevormd. Het is juist dít prachtige verschijnsel dat grotendeels verantwoordelijk is voor de afbraak van ozon in de stratosfeer.
Op dit moment een groot 'ozongat' boven de Zuidpool
Inmiddels start het voorjaar op de Zuidpool en we zien dan ook al dat het gat in de ozonlaag zich heeft gevormd. Wetenschappers van het Copernicus Atmosphere Monitoring Service (CAMS) hebben geconcludeerd dat het gat in de ozonlaag inmiddels zelfs groter is dan Antarctica zelf! Het is zelfs groter dan 75% van de voorgaande jaren op hetzelfde moment in het seizoen sinds 1979!
De afbraak van ozon is sinds de start van de lente op de Zuidpool heel hard gegaan. Dit jaar is het oppervlak van het 'gat' in de ozonlaag, net als vorig jaar, een stuk groter dan gemiddeld. Bron: Copernicus Atmosphere Monitoring Service/ECMWF.
Ook vorig jaar was het gat in de ozonlaag aanzienlijk, terwijl dat een jaar eerder veel minder het geval was. Verwacht wordt dat de ozonconcentraties nog wat verder zullen afnemen. Richting de late lente beginnen hoog in de stratosfeer ook op de Zuidpool de temperaturen te stijgen en zal de polar vortex minder stabiel en krachtig worden. De afbraak vertraagt en er is meer uitwisseling van lucht met andere breedtegraden. Hierdoor wordt het 'gat' in de ozonlaag uiteindelijk weer kleiner.
Tóch kan er zich wel degelijk ook een gat in de ozonlaag boven de Noordpool vormen. Vaak zijn de temperaturen veel minder laag dan boven de Zuidpool in de stratosfeer met als gevolg een minder sterke afname van de ozonconcentratie. Dit heeft te maken met een onstabielere en minder krachtige polar vortex. Er is meer uitwisseling met lucht van andere breedtegraden. Vorig jaar was dat minder het geval en was er in het voorjaar van 2020 een sterkere afname van de ozonconcentratie dan normaal te zien.
Al met al zijn het complexe processen die de ozonafbraak in gang zetten. Toch moet het op lange termijn in deze eeuw zowel op de Zuidpool als op de Noordpool steeds beter gaan met het 'gat' in de ozonlaag. Laten we het hopen, want de ozonlaag is ó zo belangrijk!
