Gat in de ozonlaag boven de Noordpool

Na één van de kleinste gaten in de ozonlaag boven de zuidpool eind 2019, heeft de atmosfeer een nieuwe verrassing voor ons in petto: het grootste gat in de ozonlaag boven de noordpool tot nog toe. Beide fenomenen hebben op zich niets met elkaar te maken, al ontstaan ze wel door dezelfde processen.

Om dat te begrijpen moeten we eerst teruggaan in de tijd, meer bepaald naar de jaren 1970-1995, waarin chloorfluorkoolwaterstoffen, CFK’s, op grote schaal werden uitgestoten door de industrie. Deze CFK’s kwamen ook in de stratosfeer terecht, een laag in de dampkring die zich uitstrekt van ongeveer 10 tot 50 kilometer boven het aardoppervlak. Omdat deze gassen een lange levensduur hebben (sommige wel tot meer dan 100 jaar), zitten ze daar nog steeds. Deze CFK’s tasten de ozonlaag aan, ons “zonnescherm”, want de ozonlaag houdt een groot deel van de schadelijke uv-straling van de zon tegen.

Het gat in de ozonlaag boven de zuidpool is een jaarlijks weerkerend fenomeen, dat begint in augustus en verdwijnt meestal in november. Gedragen door windpatronen (de poolwervel of polaire vortex) verzamelen de nog steeds aanwezige CFK’s zich ieder jaar opnieuw in de ijskoude winterstratosfeer, op zo’n 15-25 kilometer hoogte. Tijdens de donkere wintermaanden boven de zuidpool (juni-augustus, wanneer er geen zonlicht is boven Antarctica) dalen de temperaturen op die hoogte tot -78°C of lager.  Bij die lage temperaturen vormen de CFK’s samen met de schaarse hoeveelheid water (in damp- of ijsvorm) die daar te vinden is, regenboogkleurige parelmoerwolken, ook bekend als polaire stratosferische wolken (zie figuur 1). Wanneer het zonlicht eindelijk op deze wolken valt (in de lente boven Antarctica, dus van september tot november), zullen de aanwezige CFK’s zeer efficiënt ozon afbreken, aangezien deze processen UV-licht vereisen.  In september 2019 lagen de temperaturen op een hoogte van 20 kilometer boven de zuidpool maar liefst 16 graden hoger dan het gemiddelde — ongeveer -90 graden — van de voorbije veertig jaar. Dat zorgde ervoor dat de poolwervel zwakker was dan gebruikelijk, met een veel kleiner ozongat boven de zuidpool als gevolg.

Figuur 1: Foto van parelmoerwolken boven Sodankylä (Lapland, Finland) op 27 november 2019 (getrokken door Thomas Ulich). Doordat de ijskristallen in dit type wolken zo klein zijn, levert de reflectie van het schemerlicht van de zon fraaie, regenboogkleurige, taferelen op.

Boven de noordpool doet zich dit voorjaar exact het tegenovergestelde voor: daar bereiken de temperaturen op een hoogte van zo’n 20 kilometer boven de noordpool minimumrecordwaarden (zie figuur 2) en is de poolwervel dit jaar exceptioneel sterk. Ook nu nog, wanneer met de lente ook het zonlicht terugkeert boven de noordpool, zijn er nog steeds parelmoerwolken in de poolwervel, ook al een eerder uitzonderlijke situatie, waardoor er een gat in de ozonlaag ontstaat (zie figuur 3). De aanwezigheid van een echt ozongat boven de noordpool is buitengewoon: dergelijke gaten werden enkel in de jaren 1997 en 2011 gevormd (ruwweg 1 keer per decennium dus), waarbij het huidige ozongat het sterkste van de drie lijkt te worden. Met het zonlicht zullen de temperaturen boven de noordpool stijgen, zullen de parelmoerwolken oplossen en zal het ozongat weer vanzelf verdwijnen de komende weken.

Figuur 2: Grafiek van temperaturen in het noordpoolgebied, uitgezet in Kelvin. 273 Kelvin komt overeen met nul graden Celcius. De groene lijnen geven -78°C en -85°C aan, wat de drempeltemperaturen zijn voor de vorming van 2 types van parelmoerwolken. De rode en paarse lijnen geven de temperatuur van het afgelopen halfjaar weer, de blauwe lijn is de situatie van 1 jaar geleden en de zwarte is het gemiddelde vanaf 1978 tot nu. Credits: NASA

Figuur 3: Satellietwaarnemingen van de dikte van de ozonlaag boven de noordpool op 21 maart 2020 (meest recente data). Blauwe kleuren geven een dunne ozonlaag weer, rode kleuren een dikke ozonlaag. Voorlopig blijft Europa nog gespaard van lage ozonwaarden, het ozongat bevindt zich voornamelijk boven Groenland en het oosten van Canada. Credits: https://ozonewatch.gsfc.nasa.gov

Samengevat: het kleine gat in de ozonlaag boven de zuidpool van eind 2019 en het huidige sterke gat boven de noordpool  hebben geen rechtstreeks verband met elkaar, maar zijn een eerdere toevallige samenloop van specifieke weersomstandigheden boven beide polen afzonderlijk. De chemische en dynamische processen die beide gaten veroorzaken zijn echter precies hetzelfde.

Dobson Unit: maateenheid voor de totale dikte van de ozonlaag.  Een dikte van 300 Dobson Unit (DU) betekent dat, als alle ozonmoleculen naar het oppervlakte van de aarde zouden gebracht worden (bij 0 °C en 1000 hPa), ze een laagje van 3 mm dik zouden vormen.

Ozongat: we spreken van een gat in de ozonlaag indien de dikte lager is dan 220 DU.

Evolutie van de dikte van de ozonlaag boven de noordpool vanaf 1 november 2019 tot nu, op basis van satellietwaarnemingen. De kleurenlegende is dezelfde als in Fig. 3. Credits: https://ozonewatch.gsfc.nasa.gov

Evolutie van gemiddelde diktes van de ozonlaag boven de noordpool tijdens de maand maart, vanaf 1979 tot nu, op basis van satellietwaarnemingen. De kleurenlegende is dezelfde als in Fig. 3. Credits: https://ozonewatch.gsfc.nasa.gov