Wat is de relatie tussen klimaatverandering en het gat in de ozonlaag?

Aantasting van de ozonlaag en klimaatverandering zijn twee afzonderlijke milieuproblemen met ieder hun eigen oorzaak. Aantasting van de ozonlaag wordt veroorzaakt door de uitstoot van chloor- en broomhoudende verbindingen (CFK’s en halonen). Klimaatverandering wordt veroorzaakt door de uitstoot van broeikasgassen (CO₂, methaan, lachgas, etc.). Aantasting van de ozonlaag en klimaatverandering zijn dus in eerste instantie gescheiden milieuproblemen, maar er zijn wel interacties. Zo zijn CFK’s en ozon sterke broeikasgassen en dragen daarom ook bij aan de opwarming van de aarde. En de broeikasgassen lachgas en methaan kunnen bijdragen aan de aantasting van de ozonlaag. Verder hebben veranderingen in de temperatuur en luchtstromingen door klimaatverandering invloed op de dikte van de ozonlaag via zowel hun effecten op chemische reacties als door veranderingen in de verdeling van ozon over de stratosfeer.

#Atmosfeer #klimaatverandering #ozonlaag

Aantasting van de ozonlaag en klimaatverandering zijn twee afzonderlijke milieuproblemen met ieder hun eigen oorzaak. Aantasting van de ozonlaag wordt veroorzaakt door de uitstoot van chloor- en broomhoudende verbindingen (voornamelijk CFK’s en halonen). Deze worden bijvoorbeeld gebruikt als koelmiddel in koelkasten en vriezers of als drijgas bij maken van schuim. Deze stoffen worden op grote hoogte in de atmosfeer (in de stratosfeer tussen 20 en 50 km hoogte) afgebroken door ultraviolet zonlicht en de daarbij vrijkomende chloor- en broomatomen breken ozon af. Klimaatverandering wordt veroorzaakt door de uitstoot van broeikasgassen (CO₂, methaan, lachgas, etc.) welke in de atmosfeer de stralingsbalans verstoort door warmte uitgestraald door de aarde (langgolvig straling) te weerkaatsen en daarmee extra opwarming van de aarde veroorzaken. Lees meer over het broeikaseffect in dit artikel “Hoe komt het dat de temperatuur stijgt door broeikasgassen?”.

Aantasting van de ozonlaag en klimaatverandering zijn dus in eerste instantie gescheiden milieuproblemen, maar er zijn wel interacties.

pexels-peter-fazekas-880871.jpg

Afbeelding door Peter Fazekas via pexels.com

Effecten van de aantasting van ozonlaag op klimaatverandering

CFK’s en ozon zijn ook sterke broeikasgassen en dragen daarom net als andere broeikasgassen bij aan de opwarming van de aarde. Verder wordt de temperatuur in de stratosfeer voor een groot deel bepaald door de aanwezigheid van ozon tussen 20 en 50 km hoogte. Ozon absorbeert ultraviolette kortgolvige straling van de zon en is de oorzaak van de toename in temperatuur op deze hoogte. Aantasting van de ozonlaag verstoort dit temperatuurprofiel waardoor veranderingen in luchtstromingen kunnen ontstaan (WMO, 2018)[1].

Picture1.png

Figuur 1 Verandering in het klimaat op het zuidelijk halfrond als gevolg van een verandering in de ‘Stratospheric Overturning Circulation (Brewer-Dobson Circulation)’ veroorzaakt door het gat in de ozonlaag. (Vertaald uit WMO, 2018) [1].

Effecten van klimaatverandering op de aantasting van de ozonlaag

Naast chloor- en broomverbindingen dragen de broeikasgassen methaan en lachgas ook bij aan de aantasting van de ozonlaag via chemische reacties. Verder hebben veranderingen in temperatuur en luchtstromingen door klimaatverandering effecten op de dikte van de ozonlaag. Temperatuurveranderingen in de stratosfeer beïnvloeden de snelheid van de chemische reacties waarmee chloor- en broomverbindingen ozon afbreken. Bovenstaande effecten treden vooral op halverwege tussen de evenaar en de polen op aarde (de gematigde breedten). Bij de polen spelen nog andere processen een rol. In de winter ontstaat vooral boven Antarctica een sterke polaire vortex (circulaire luchtstroming). In de vortex is de lucht geïsoleerd van de omgeving en daalt de temperatuur tot erg lage waarden. Bij die lage temperaturen ontstaan er wolken in de stratosfeer (PSC’s, polair stratospheric clouds). Op de oppervlakken van deze wolken treden chemische reacties op die de aantasting van de ozonlaag versnellen. Hierdoor ontstaat er ieder voorjaar boven het zuidpoolgebied een ozongat waarbij het merendeel van al het ozon in de stratosfeer hier enkele maanden lang verdwijnt. Een zelfde proces treedt op boven het noordpoolgebied, maar het ozongat is daar minder diep en het treedt niet ieder jaar op.

Herstel van de ozonlaag kan beginnen

Om de ozonlaag te beschermen is in 1987 het Montreal Protocol afgesloten. Hiermee hebben alle landen van de wereld afgesproken het gebruik van ozonlaag afbrekende stoffen te stoppen. Vanaf 2010 mogen de meeste ozonlaag afbrekende stoffen niet meer worden gebruikt. Herstel van de ozonlaag door ozonlaag afbrekende stoffen wordt daarom verwacht rond het midden van deze eeuw. Het herstel zal plaatsvinden doordat de hoeveelheid CFK's en andere ozonlaag afbrekende stoffen de komende decennia zal afnemen. Deze worden afgebroken door natuurlijke processen. Hierbij speelt de Brewer Dobson circulatie een belangrijke rol. Deze grootschalige circulatie transporteert onder andere CFK’s van de troposfeer (0 – 10 km hoogte) naar de stratosfeer (10 – 50 km hoogte) [2] waar ze worden afgebroken door ultraviolette straling. Jaarlijks gaat ongeveer 5 procent van de lucht van de troposfeer naar de stratosfeer. Dit bepaalt het tempo waarin de ozonlaag kan herstellen. Het herstel van de ozonlaag in de komende decennia zal niet alleen afhangen van de afname in de atmosfeer van CFK's, maar ook nog meer worden beïnvloed door de uitstoot van broeikasgassen en klimaatverandering. De effecten van klimaatverandering op de ozonlaag zullen niet overal op de wereld hetzelfde zijn, maar variëren tussen de tropen, gematigde breedtegraden en de poolgebieden.

Modellen voorspellen relatief snel ozonlaagherstel

Modelberekeningen worden gebruikt om de effecten van de ozonlaag afbrekende stoffen en broeikasgassen op de toekomstige evolutie van de ozonlaag te bestuderen. Met deze modellen kunnen de effecten van elk gas (CFK's, CO₂, CH₄, N₂O) afzonderlijk worden bestudeerd. Toenemende hoeveelheden CO₂ resulteren in hogere temperaturen in de troposfeer en lagere temperaturen in de stratosfeer. Deze lagere stratosferische temperaturen vertragen de snelheid van de meeste ozonreacties, vooral op gematigde breedtegraden, wat leidt tot een toename van de hoeveelheid ozon. Verwacht wordt daarom dat een toename van CO₂ het herstel van de ozonlaag op gematigde breedtegraden zal versnellen. In poolgebieden zal door lagere stratosferische temperaturen het aantal polaire stratosferische wolken kunnen toenemen. De chemische reacties die plaatsvinden op het oppervlak van de wolken kunnen leiden tot extra ozonverlies. In poolgebieden kan een toename van CO₂ het herstel van de ozonlaag dus vertragen (WMO, 2018) [1].

Naast deze chemische effecten zal klimaatverandering ook leiden tot veranderingen in de stratosferische circulatie. Er wordt bijvoorbeeld verwacht dat de grootschalige Brewer Dobson-circulatie sterker zal worden, wat de verwijderingssnelheid van stoffen uit de stratosfeer zal vergroten, en daardoor CFK’s sneller zullen worden verwijderd uit de atmosfeer.

Alle effecten bij elkaar genomen wordt er verwacht dat de ozonlaag zich zal herstellen rond het midden van deze eeuw. Iets eerder op gematigde breedten en iets later bij de polen.

Hoe kwam dit artikel tot stand?

Deze vraag is beantwoord door Guus Velders
Reviewer: Peter Siegmund
Redacteur: Brendan Oerlemans
Gepubliceerd op: 27 september 2022
Wat vond je van dit antwoord? Geef ons je mening!

[1] WMO (2018), Scientific Assessment of Ozone Depletion: 2018. World Meteorological Organization, Global Ozone Research and Monitoring Project–Report No. 58 https://ozone.unep.org/sites/default/files/2019-05/SAP-2018-Assessment-report.pdf

[2] KNMI (2022), Uitleg over de dampkring. https://www.knmi.nl/kennis-en-datacentrum/uitleg/dampkring

©De tekst is beschikbaar onder de licentie Creative Commons Naamsvermelding-NietCommercieel-GelijkDelen 4.0 Internationaal, er kunnen aanvullende voorwaarden van toepassing zijn. Zie de gebruiksvoorwaarden voor meer informatie.