Stevenen we af op een record voor het gat in de ozonlaag boven Antarctica? Modellen voorspellen weinig goeds

Voorlopig gaat het om voorspellingen, waarnemingen zijn er nog niet, maar afhankelijk van welk model er gebruikt wordt, krijgen we dit jaar ofwel een erg uitgesproken ozongat of misschien een nieuw record. 

Het CAMS-model van de Europese Unie (Copernicus Atmosphere Monitoring Service, CAMS, Copernicus-Dienst voor Atmosfeermonitoring) voorspelt voor begin oktober een erg groot en diep gat, vergelijkbaar met dat van 2018 in omvang, maar met de laagste ozonwaardes voor begin oktober sinds 2003. Met groot wordt bedoeld over welke oppervlakte het gat zich uitstrekt - momenteel is dat 23 miljoen vierkante kilometer -, met diep hoeveel ozon er afgebroken wordt en hoe weinig er dus overblijft - hoe meer ozon er verdwijnt, hoe dieper het ozongat. 

Deze lage ozonwaardes hangen samen met de uitzonderlijk koude temperaturen in de hogere luchtlagen boven Antarctica, kouder voor begin oktober dan in alle jaren sinds 2003. En een lage temperatuur betekent een sterker ozongat, daarover later meer. 

Een Belgisch model, het Belgian Assimilation System for Chemical ObsErvations (BASCOE) van het Koninklijk Belgische Instituut voor Ruimte-Aeronomie (BIRA) voorspelt echter dat we dit jaar mogelijks afstevenen op een groter en dieper ozongat dan het vorige record van 2006. Overigens draagt het BIRA bij aan CAMS dankzij zijn expertise in het modelleren en observeren van de ozonlaag.

Welk model gelijk krijgt, kan pas begin volgende week vastgesteld worden, als de satellietmetingen van de atmosferische ozon binnen zijn gelopen en verwerkt zijn. 

De ozonlaag is niet echt een duidelijk afgelijnde laag in de atmosfeer, het is een laag in de stratosfeer waarin relatief veel ozon zit, zo'n 100 keer meer dan wat aan de oppervlakte als veilig om in te ademen wordt beschouwd. De laag bevindt zich vooral in het onderste deel van de stratosfeer, tussen 15 en 35 kilometer boven het oppervlak.

Aan de oppervlakte is een te hoge concentratie ozon schadelijk voor de ademhalingswegen en voor planten, in de stratosfeer beschermt de ozonlaag ons tegen de schadelijkste ultravioletstralen van de zon. 

Ook het gat in de ozonlaag is niet echt een gat, het is een plaats waar de ozonconcentratie in de stratosfeer veel lager ligt dan normaal. Dat is vooral het geval aan de Zuidpool en in mindere mate aan de Noordpool, al was er begin dit jaar nog een recordgat boven de Noordpool. 

In de jaren 70 waarschuwden verschillende wetenschappers ervoor dat door de mens uitgestoten chemische stoffen, vooral de zogenoemde halogeenkoolwaterstoffen (CFK's) de ozonlaag konden aantasten, en begin de jaren 80 werd bevestigd dat inderdaad het geval was door metingen op de Zuidpool. 

Eind de jaren 80 werd het Montreal-protocol (Montreal Protocol on Substances that Deplete the Ozone Layer) ondertekend en van kracht, een internationaal milieuverdrag dat de productie uitfaseert van CFK's en andere stoffen die de ozonlaag aantasten. 

De ozonlaag herstelt zich sindsdien langzaam en verwacht wordt dat tegen 2060 het niveau van 1980 opnieuw zal bereikt worden. Dat zal dan wel afhangen van de mate waarin men zich houdt aan de bepalingen van het protocol. Zo werden vorig jaar nieuwe lozingen in de atmosfeer vastgesteld van CFK's, die afkomstig bleken van illegale activiteiten in China, nochtans een van de ondertekenaars van het protocol. 

Overigens liggen de ozonconcentraties wereldwijd, dus niet alleen aan de polen, momenteel nog steeds meer dan 2 procent lager dan het gemiddelde tussen 1964 en 1980. 

Verschillende factoren spelen een rol in de vorming van het ozongat: de temperatuur in de hogere luchtlagen, de hoeveelheid CFK’s en de afwezigheid van zonlicht tijdens de poolnacht omdat de zon niet boven de horizon uitkomt. 

Wanneer het zuidpoolgebied tijdens de poolnacht geen zonlicht meer ontvangt, begint het gebied sterk af te koelen. Er ontstaat een toenemend temperatuurverschil met gebieden buiten het poolgebied, en dat veroorzaakt op zich weer een stevige wind op een paar tientallen km hoogte: de ‘stratosferische polaire vortex’. 

Die vortex of wervelwind maakt dat de lucht binnen de vortex gescheiden blijft van de warmere en ozonrijkere lucht die normaal aangevoerd zou worden uit de omgeving. 

Dat leidt tot erg lage temperaturen binnen de vortex, en in die omstandigheden kunnen zich in de stratosfeer wolken vormen, 'polaire stratosferische wolken'. Normaal kunnen wolken zich enkel vormen in de troposfeer, de laagste atmosferische laag, maar bij temperaturen onder -78 graden kunnen zich ook in de stratosfeer, de laag boven de troposfeer, ijswolken vormen.

 Aan het oppervlak van de ijsdeeltjes in deze wolken grijpen chemische reacties plaats met de aanwezige chloor-, fluor- en broomdeeltjes uit de CFK's in de lucht, die als resultaat hebben dat er zogenoemde inerte chloorreservoirs gevormd worden. 

Die blijven inert zolang de poolnacht duurt, maar als in de lente het zonlicht terugkeert, komen die deeltjes los uit de reservoirs en beginnen ze massaal te reageren met de aanwezige ozon die daardoor afgebroken wordt. 

Dat is een fenomeen dat elk jaar opnieuw plaats vindt. Afhankelijk van hoe stabiel de vortex is en dus hoe fel de temperaturen in de stratosfeer dalen, zal er meer of minder ozon afgebroken worden. En dit jaar ziet het er dus naar uit dat er een temperatuurrecord gebroken wordt.

Nadat de polaire vortex verdwijnt, wordt er opnieuw ozonrijkere lucht aangevoerd uit de omgeving en herstelt de ozonlaag zich tijdens de lokale zomer en herfst. Daarna begint het proces opnieuw in de volgende poolnacht. 

De grootte van het gat in de ozonlaag boven de poolgebieden hangt nauw samen met de stabiliteit van de polaire vortex. Vorig jaar was het ozongat boven Antarctica het kleinste ooit gemeten, dit jaar zou het wel eens een van de grootste kunnen worden, en dat hangt af van de verdere evolutie van de polaire vortex. Hoe stabieler de vortex, hoe kouder de temperatuur in de stratosfeer en hoe meer ozon er wordt afgebroken. 

Volgens de Wereld Meteorologische Organisatie van de Verenigde Naties tonen de modellen aan dat het ozongat boven Antarctica tegen 2060 zal verdwijnen, onafhankelijk van de toename van de hoeveelheid broeikasgassen in de atmosfeer. Enkel in hoeverre de wereld zich zal houden aan de afspraken in het Montreal-protocol heeft hierop een invloed. 

Toch is dit niet het hele verhaal, aangezien de uitzonderlijke ozongaten extreme meteorologische omstandigheden weerspiegelen. Dit geldt zowel voor de uitzonderlijk sterke ozongaten die dit jaar boven de Noordpool en de Zuidpool werden aangetroffen als voor het uitzonderlijk zwakke ozongat dat vorig jaar boven de Zuidpool werd waargenomen. Het is nog niet duidelijk of dergelijke extreme gebeurtenissen vaker zouden kunnen voorkomen als gevolg van de klimaatverandering.

Overigens kan het feit dat er zich dit jaar een uitzonderlijk ozongat aan de Noordpool heeft voorgedaan, dan weer niet gebruikt worden als een argument tegen de opwarming.

Sinds het begin van de ozonmetingen door satellieten in het gebied in 1978 is dat nog maar de tweede keer, in 2011 was er ook een (kleiner) gat aan de Noordpool, waarbij zo'n 40 procent van de ozon vernietigd werd. Dat werd inderdaad veroorzaakt door lagere temperaturen in de stratosfeer, wat opgevat zou kunnen worden als een argument tegen de wereldwijde opwarming, maar aan de grond was het toen in de winter warmer dan gemiddeld in het Noordpoolgebied.

Bronnen: e-mails en interview met doctor Karolien Lefever, hoofd van de communicatiedienst van het BIRA, BIRA-website, telex Associated Press.