Skip to main content
2020-04-22

Dit voorjaar werd de Noordpool gekenmerkt door wat misschien wel het grootste gat in de ozonlaag is dat ooit over de Noordpool is geregistreerd. Het ozongat is een seizoensgebonden fenomeen dat jaarlijks boven het Zuidpoolgebied (Antarctica) wordt waargenomen als gevolg van het vrijkomen van chloorfluorkoolwaterstoffen (CFK's) in de atmosfeer door menselijke activiteit. Een ozongat boven de Noordpool is echter zeldzamer. Sinds het begin van de satellietwaarnemingen boven dit gebied in 1978 is er slechts één Arctisch ozongat ontstaan. Dit gebeurde in 2011 en het was aanzienlijk kleiner dan het ozongat dat nu wordt waargenomen. Ongebruikelijke meteorologische omstandigheden zijn verantwoordelijk voor dit uitzonderlijk fenomeen.

Vorming van het ozongat

Het ozongat vormt zich in de lagere stratosfeer, op een hoogte van ongeveer 15 tot 30 km. Als de poolnacht valt, vormt zich een "vortex" die de polaire luchtmassa's isoleert van de meer zuidelijke luchtmassa's. De temperatuur neemt af, waardoor de "inactieve" chloorreservoirs kunnen worden geactiveerd.

Aan het einde van de winter breekt de terugkeer van het zonlicht het actieve chloorreservoir af, waardoor chlooratomen vrijkomen die ozon vernietigen (dit worden katalytische reacties genoemd). Dit is alleen mogelijk als de vortex in stand wordt gehouden na de terugkeer van het zonlicht, wat uiterst zeldzaam is op de Noordpool.

De bron van stratosferisch chloor is voornamelijk menselijke activiteit. Dit zijn de CFK's waarvan de industriële productie enkele tientallen jaren geleden werd stopgezet om de ozonlaag te beschermen. Toch is de levensduur van de CFK's zeer lang en wordt verwacht dat het fenomeen van het ozongat (althans op de Zuidpool) tot ongeveer 2060 zal aanhouden.

Oorsprong van het uitzonderlijk ozongat boven de Noordpool dit jaar

Laten ons eens kijken naar wat er dit jaar, in 2020, is gebeurd en wat precies de omstandigheden zijn die tot dit uitzonderlijke ozongat heeft geleid.

De volgende animatie toont de evolutie van drie chemische stoffen, tussen december en april, in de lagere stratosfeer. Deze stoffen zijn ozon (O3), de actieve chloorreservoirs (ClOx, een combinatie van ClO en Cl2O2) en lachgas N2O. Dit laatste is een indicator voor de intensiteit van de polaire vortex. De animatie vergelijkt het ozongat boven het noordpoolgebied dit jaar (2020) met het enige Arctische ozongat dat ooit eerder is waargenomen (2011) en met wat als een "normaal" jaar kan worden beschouwd (2017).

Het toont bovendien de tijdreeksen van de lagere stratosferische kolommen van O3 en ClOx (d.w.z. kolommen voor hoogtes tussen 10 en 100 hPa en voor de breedtegraadzone 60°-90°N), evenals het volume van de polaire vortex in de lagere stratosfeer.

Bekijk hier de volledige animatie over ozon, actief chloor en lachgas in de lagere stratosfeer.

Animation Capture
De kaarten in de bovenste panelen tonen de evolutie van drie chemische stoffen in de lagere stratosfeer, tussen december en april, voor 2020, 2011 en 2017. De witte lijnen op de kaarten geven de grens van de vortex aan.
Links: ozon (O3) op een hoogte waar de ozonconcentratie maximaal is (475K potentiële temperatuurhoogte);
Midden: actief chloor (ClOx), dat aan het einde van de poolnacht de ozonvernietigende chlooratomen zal leveren;
Rechts: lachgas (N2O), een uitstekende meteorologische indicator die aangeeft hoe geïsoleerd de polaire vortex (gebied in blauw) is van de meer zuidelijke luchtmassa's (gebied in groen-geel-rood).

Tijdreeksen
Links: De onderste grafiek toont de evolutie van de dikte van de ozonlaag voor 2011 (blauwe lijn), 2017 (wit), 2020 (respectievelijk rood en groen, voor de analyse en de forecast), alsook het bereik van de waarden voor alle jaren 2004-2019 met uitzondering van 2011 (grijze zone).
Centrum: idem  voor ClOx.
Rechts: het volume van de polaire vortex op een hoogte waar de ozonconcentratie maximaal is (475 K).

Wat kunnen we uit deze animatie afleiden?

Bottom time series

De ozonkolommen boven het noordpoolgebied zijn sinds 14 maart 2020 gedaald tot een niveau dat normaal gesproken als 'ozongat' wordt beschouwd (minder dan 220 Dobson-eenheden), over een maximale oppervlakte van minder dan 1 miljoen km2 (ruwweg drie keer de grootte van Groenland, slechts 4 tot 5% van een 'normaal' Antarctisch ozongat). Terwijl in 2011 het ozongat zich begin april begon te herstellen, voorspellen de voorspellingen het begin van het herstel van de ozonlaag pas voor de komende dagen.

Vergeleken met voorgaande jaren is de chlooractivatie in 2020 niet zo uitzonderlijk. Terwijl de vortex over het algemeen voor het einde van de poolnacht zwakker wordt, blijft de vortex in 2020 tot ruimschoots daarna aanhouden, wat betekent dat het chloor meer tijd heeft gehad om ozon te vernietigen. De hardnekkigheid van de vortex verhinderde bovendien de vermenging van de polaire luchtmassa’s, waarin ozon sterk afgenomen is, met de luchtmassa's op middelmatige breedtegraden.

Samenvattend kunnen we stellen dat een stabiele, langdurige vortex, aanhoudende vriestemperaturen en een aanzienlijke hoeveelheid chloor in de stratosfeer ervoor zorgden dat het chloor de tijd had om de ozon effectief te vernietigen. Als aan een van deze voorwaarden niet was voldaan, hadden we niet zo'n diep ozongat gehad.

Gevolgen voor de mens

Over het algemeen absorbeert de ozonlaag een groot deel van de schadelijke ultraviolette straling van de zon, wat het leven op aarde mogelijk maakt. De lage ozonniveaus die deze winter op de Noordpool zijn waargenomen, waren echter niet laag genoeg om een groot gevaar voor de gezondheid of het milieu te creëren. Mensen die in blootgestelde poolgebieden wonen, moesten een zonnebrandcrème aanbrengen om zonnebrand te voorkomen.

Contact

  • Karolien Lefever, diensthoofd Communicatie bij het BIRA
    • Email: karolien (dot) lefever (at) aeronomie (dot) be

Youtube en Vimeo

De animatievideo met uitleg over het ozongat boven de Noordpool is ook op Youtube en Vimeo beschikbaar.

Technische achtergrond en acknowledgments

  1. De ozon, ClOx (ClO + 2 Cl2O2) en N2O velden worden geproduceerd door het Belgische Assimilatiesysteem van Chemische Waarnemingen (BASCOE). De analyses worden beperkt door O3-, ClO- en N2O-waarnemingen door het MLS (Microwave Limb Sounder) instrument aan boord van NASA's Aura-satelliet.
    • Voor 2004-2019 gebruikten we de waarden van de BASCOE Reanalyse van Aura MLS, versie 2 (BRAM2, Errera et al., ACP, 2019)
    • Voor 2020 gebruikten we de BASCOE NRT producten (Lefever et al., ACP, 2015, www.copernicus-stratosphere.eu/)
  2. De meteorologische analyses en voorspellingen werden geleverd door het  Europees Centrum voor weersvoorspellingen op middellange termijn (ECMWF):
    • Voor 2004-2019 gebruikten we de ECMWF ERA-Interim reanalyse
    • Voor 2020 gebruikten we de operationele analyses en voorspellingen van ECMWF (zie www.ecmwf.int)
  3. De kaarten zijn weergegeven op 475K potentiële temperatuurhoogte, die zich in de lagere stratosfeer bevindt, op een hoogte waar de ozonafbraak het sterkst is.
  4. De vortexrand komt overeen met de isolijn van de geschaalde Potentiële Vorticiteit (sPV) gelijk aan 1.7 104 s-1 (Manney et al., JGR, 2011).
News image 1
News image legend 1
Het uitzonderlijk ozongat boven het noordpoolgebied in 2020.