De ozonlaag - Knmi

De ozonlaag
De beschermer beschermd
Koninklijk Nederlands Meteorologisch Instituut

ozonlaag
De 16 e september is door de Verenigde Naties uitgeroepen
tot Wereldozondag. Die datum herinnert aan de dag
waarop in 1987 het Montreal Protocol van kracht werd.
Dit verdrag voorziet in het geleidelijk verdwijnen van ozonafbrekende
stoffen uit de atmosfeer.
Sindsdien is de productie van ozonafbrekende stoffen
sterk afgenomen en sinds enkele jaren neemt ook de totale
hoeveelheid ozonafbrekende stoffen in de atmosfeer af.
In de loop van de eeuw zal naar verwachting deze
hoeveelheid verder afnemen en zal de ozonlaag geleidelijk
herstellen. Dit herstel wordt echter vertraagd door de
klimaatverandering die het gevolg is van de toename van
broeikasgassen.
1 De ozonlaag
De ozonlaag
De beschermer beschermd
januari
februari
t De ozonlaag
Het leven op aarde wordt
beschermd door de ozonlaag
tegen schadelijke ultraviolet
(uv) zonlicht. Ozon is een
speciale vorm van zuurstof
en komt van nature voor in de
atmosfeer. De ozonlaag
bevindt zich tussen 15 en 30
km hoogte en bevat op iedere
miljoen delen lucht gemiddeld
ongeveer drie delen ozon.
Sinds het begin van de jaren
tachtig is de ozonlaag wereldwijd,
uitgezonderd de tropen,
dunner geworden. Dit is
grotendeels het gevolg van de
uitstoot van chloorfluorkoolstoffen
(cfk’s) en soortgelijke
stoffen, die werden gebruikt
in spuitbussen en koelkasten.
In de loop der tijd zijn deze
maart
stoffen terechtgekomen in de
atmosferische laag tussen
ongeveer 10 en 50 km hoogte
(de stratosfeer), waar ze door
het intense uv-licht worden
ontleed. Hierbij komt chloor
of broom vrij, waarvan ieder
atoom vervolgens duizenden
ozonmoleculen kan afbreken.
Een internationale erkenning
en aanpak van dit probleem
leidde tot het Montreal Protocol
van de Verenigde Naties
en daaropvolgende aanpassingen
ter bescherming van
de ozonlaag. Inmiddels
wordt onze beschermer hierdoor
al meer dan 15 jaar
beschermd.
april
t Verdragen hebben effect
Het Montreal Protocol voorziet
in een productiestop van
cfk’s in de geïndustrialiseerde
landen sinds 1996. Een
alternatief voor cfk’s zijn de
chloorfluorkoolwaterstoffen
(hcfk’s). Deze zijn veiliger
voor de ozonlaag omdat ze,
in tegenstelling tot de cfk’s,
al kunnen worden afgebroken
in de luchtlaag tussen de
grond en de stratosfeer (de
troposfeer). Helaas bereikt
een klein deel ervan toch de
stratosfeer waar ze net als
cfk’s ozon kunnen afbreken.
Daarom legt het Montreal
Protocol de geïndustrialiseerde
landen ook voor hcfk’s
een afname van het gebruik
op, naar 65% onder het 1989gebruik
in 2004, naar 10% in
2015 en naar 0% in 2030.
Deze internationale verdragen
hebben hun uitwerking niet
gemist. De wereldwijde productie
van cfk’s begon te
dalen in 1987 en was in 2000
minder dan 5% van het 1986niveau
(Figuur 1). Het wereldwijde
gebruik van hcfk’s
daalt daarentegen nog niet.
De maat voor de totale hoeveelheid
ozonafbrekende
stoffen in de atmosfeer met
chloor of broom is het zogeheten
‘effectief equivalent
chloor’ (eecl). Hierbij is voor
elke stof apart de ozonafbrekende
werking in rekening

mei
kiloton/jaar
450
400
350
300
250
200
150
100
50
0
1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000
j
Figuur 1. De wereldwijde productie van CFK’s en soortgelijke ozonafbrekende
stoffen. (Bron: AFEAS)
ppb
2.3
2.2
2.1
gebracht. De hoeveelheid
eecl in de atmosfeer neemt
sinds 1994 langzaam af, met
ongeveer 1% per jaar (Figuur
2). De afname is vooral het
gevolg van de sterke vermindering
in de hoeveelheid
methylchloroform, een stof
die voorheen als oplosmiddel
werd gebruikt. Aangezien
deze stof binnen enkele jaren
grotendeels uit de atmosfeer
zal zijn verdwenen, zal de
hoeveelheid eecl de komende
jaren waarschijnlijk minder
sterk afnemen dan tot
voor kort. De mate waarin de
komende decennia de hoe-
CFK-11
CFK-12
CFK-113
CFK-114
CFK-115
HCFK-22
HCFK-124
HCFK141b
HCFK142b
HFK-134a
2
1991 1993 1995 1997 1999 2001
Figuur 2. De totale hoeveelheid chloor en broom bevattende ozonafbrekende
stoffen in de atmosfeer (effectief equivalent chloor) in de periode 1992-2001, in
ppb (parts per billion, aantal deeltjes per miljard luchtdeeltjes). (Bron: NOAA)
2 De ozonlaag
juni
t De jaarlijkse cyclus in ozon wereldwijd
Om een indruk te geven van
de jaarlijkse cyclus in de hoeveelheid
ozon wereldwijd
toont Figuur 3 voor de maanden
van het jaar 2000 de
wereldwijde verdeling van de
dikte van de ozonlaag. Het
knmi berekent dagelijks
veelheid eecl verder zal afnemen
hangt vooral af van de
naleving van de afspraken
over de cfk’s en hcfk’s. De
hoeveelheid hcfk’s neemt
nog steeds toe, evenals de
hoeveelheid cfk-12, de meest
gebruikte soort cfk. Als er
geen eecl meer worden uitgestoten
zal de hoeveelheid
ervan in de atmosfeer ongeveer
elke 25 jaar halveren.
De afname gaat zo langzaam
omdat jaarlijks maar een
klein deel van alle lucht hoog
genoeg in de stratosfeer
terecht komt om te worden
afgebroken.
deze verdeling door ozonwaarnemingen
met het
gome (Global Ozone Monitoring
Experiment) satellietinstrument
te combineren
met windgegevens uit een
weermodel. De hoogste ozonwaarden
komen voor in de
juliaugustus
lente boven de gematigde en
polaire breedtes van het noordelijk
halfrond, terwijl de
laagste waarden worden aangetroffen
in de lente boven
het Zuidpoolgebied. De hoge
waarden ontstaan in dit
gebied doordat hier in de
september
Figuur 4. Parelmoerwolken, waargenomen
boven Oslo in december 1999.
Foto: Geir Braathen Foto: Peter-Paul Hattinga Verschure Foto: Fotostudio Theo Dijhuizen

voorafgaande winter ozon
naar toestroomt vanuit de
tropen, waar de meeste ozon
ontstaat. De lage ozonwaarden
in september-oktober
boven het Zuidpoolgebied,
ook wel het ozongat genoemd,
ontstaan doordat hier ozon
dikte van de ozonlaag
oktober
350
300
250
200
150
100
50
wordt afgebroken door chloor
en broom. Dit wordt hieronder
nader toegelicht. Ook
wordt hieronder ingegaan op
de afbraak van ozon boven
het Noordpoolgebied en op
de gematigde breedtes.
0
1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010
De stratosfeer, waar de ozonlaag
zich bevindt, is zeer droog
en is daarom doorgaans onbewolkt.
Wolken ontstaan hier
alleen als het zeer koud wordt,
onder de –80 °C. Vanwege
hun kleur worden deze wolken
parelmoerwolken genoemd
(Figuur 4). Ozon wordt afgebroken
onder invloed van
parelmoerwolken, zonlicht en
chloor of broom. Deze combinatie
komt vooral voor in de
late winter/vroege lente in de
lage stratosfeer boven het
Zuidpoolgebied. Daarom ontstaat
hier jaarlijks het ‘ozongat’,
waar ongeveer 60% van
de hoeveelheid ozon is afgebroken
(Figuur 5). Door de lage
temperaturen ontstaan er sterke
winden rondom het Zuidpoolgebied,
die de aanvoer van
3 De ozonlaag
november
Figuur 5. De hoeveelheid ozon in oktober boven het Zuidpoolgebied sinds 1952,
in Dobson eenheden. Sinds het begin van de jaren tachtig ontstaat hier jaarlijks
het ‘ozongat’. (Bron: British Antarctic Service)
t Ozonafbraak boven het Zuidpoolgebied
ozon vanuit het noorden verhinderen.
In de lente wordt
door de toenemende zonnestraling
het ozongat warmer,
waardoor de sterke winden
verdwijnen en het gat vanuit
het noorden met ozon wordt
opgevuld. Begin december is
er geen sprake meer van een
ozongat en het duurt dan tot
september voor de afbraak
opnieuw begint.
Het ozongat is begin jaren
tachtig ontstaan en is daarna
elk jaar gegroeid tot 1992.
Sindsdien is het elk jaar
ongeveer even groot. Dit is in
lijn met de hoeveelheid ozonafbrekende
stoffen, die toenam
tot 1994 en daarna nog
maar weinig is afgenomen
(Figuur 2).
december
Figuur 3. De wereldwijde verdeling
van de dikte van de ozonlaag (in Dobson
eenheden; voor de betekenis van de kleuren zie Figuur 7),
gemiddeld over elke maand van het jaar 2000. (Bron: KNMI/ESA)
t Ozonafbraak boven het Noordpoolgebied
Op het noordelijk halfrond
is er door de contrasten tussen
land en zee en door de
aanwezigheid van bergketens
meer uitwisseling van lucht
tussen de polaire gebieden en
de gematigde breedtes dan op
het zuidelijk halfrond. Hierdoor
is de stratosfeer boven
het Noordpoolgebied minder
koud dan boven het Zuidpoolgebied
en ontstaat er geen
ozongat boven het Noordpoolgebied.
Toch is het ook boven
het Noordpoolgebied in sommige
winters zo koud dat er
parelmoerwolken ontstaan en
ozon wordt afgebroken. Soms
zijn deze wolken zelfs in Nederland
te zien.
In de koudste vijf winters van
de afgelopen tien jaar was de
hoeveelheid ozon boven het
Noordpoolgebied in totaal 20-
30% minder en op sommige
hoogtes zelfs tot 70% minder
dan normaal. Figuur 6 toont
de ozonafwijkingen in maart
2000. In de winters met
ozonafbraak was, als gevolg
van menging met polaire
lucht, ook boven de bewoonde
streken van Europa de
ozonlaag dunner dan normaal.
De gevolgen van deze ozonafbraak
voor de hoeveelheid
uv-licht aan de grond zijn
betrekkelijk gering, doordat
de ozonlaag boven het Noordpoolgebied
in de winter/lente
van nature dik is (Figuur 3)
en doordat in dit seizoen
de zon laag boven de horizon
staat.
Figuur 6. De dikte van de ozonlaag in maart 2000: procentuele afwijking van
het 1979-1988 maartgemiddelde. (Bron: WMO/LAP-AUTH)
25
15
0
–5
–15
–25

t Ozonafbraak op de gematigde breedtes
De afname van ozon beperkt
zich niet tot de poolgebieden,
maar vindt plaats op alle geografische
breedtes, uitgezonderd
de tropen. De hoeveelheid
ozon op de gematigde
breedtes nam in de jaren
tachtig geleidelijk af, hoofdzakelijk
door de toename van
chloor en broom in de stratosfeer.
De ozonafbraak op de
gematigde breedtes gaat op
een ander manier dan in de
polaire gebieden en lage
temperaturen en parelmoerwolken
zijn hierbij niet vereist.
Tussen 25 en 60°N was de
afname in de periode 1979-
1997 gemiddeld 0,4% per
jaar in de winter/lente en
0,2% in de zomer/herfst. Een
ozonafname van 1% veroorzaakt
ongeveer 2% toename
in uv-licht aan de grond. Een
extra ozonafname op de
gematigde breedtes werd veroorzaakt
door de uitbarsting
van de Pinatubo vulkaan in
1991. Hierbij werd ozon afgebroken
door het vulkaanstof
dat door de uitbarsting tot in
de stratosfeer was doorgedrongen.
Na 1994, toen het
vulkaanstof uit de stratosfeer
was verdwenen, is de hoeveelheid
ozon niet veel verder
meer afgenomen.
Boven West Europa heeft ook
de toename in de hoogte van
de onderste begrenzing van
de stratosfeer (de tropopauze)
bijgedragen aan de ozonafname.
In het algemeen
geldt hoe hoger de tropopauze,
des te dunner de ozonlaag.
Dit geldt ook bij variaties
in de tropopauzehoogte
die samenhangen met het
weer. In een lagedrukgebied
is de tropopauze laag en de
ozonlaag dik, zoals in Figuur
3 boven Oost-Azië in maart,
en in een hogedrukgebied is
de tropopauze hoog en de
ozonlaag dun.
Soms leidt de weersituatie tot
uitzonderlijk lage ozonwaarden.
Het ‘mini-ozongat’
boven West Europa op 30
november 1999 is hiervan
een voorbeeld (Figuur 7). De
invloed van deze lage ozonwaarden
op de hoeveelheid
uv-licht aan de grond was
echter gering, vanwege de

Foto: esa
t Herstel van de ozonlaag
Naar verwachting zal de
komende decennia de hoeveelheid
cfk’s in de atmosfeer
verder afnemen en zal
de ozonlaag geleidelijk beginnen
te herstellen. Behalve de
hoeveelheid cfk’s in de stratosfeer
hebben echter, zoals
gezegd, ook veranderingen in
het klimaat en in de chemische
samenstelling van de
atmosfeer invloed op het herstel
van de ozonlaag. Modellen
van het klimaat en de
ozonlaag geven aan dat door
Colofon
Samenstelling
Peter Siegmund
Postadres: Postbus 201, 3730 AE De Bilt
Bezoekadres: Wilhelminalaan 10
Telefoon: 030-220 69 11, Telefax: 030-221 04 07
Internet: www.knmi.nl, e-mail: prv@knmi.nl
Grafische vormgeving
Studio knmi, Birgit van Diemen
Foto omslag en pag. 3
Fotostock
Druk
Meerpaal Offset, Tiel
© knmi, De Bilt, juli 2002
deze veranderingen het herstel
van de ozonlaag zal worden
vertraagd. Dit geldt met
name voor het Noordpoolgebied,
waar ondanks de huidige
afname in de hoeveelheid
cfk’s de ozonafbraak zelfs
nog zou kunnen toenemen.
Als het Montreal Protocol volledig
wordt nageleefd zal de
hoeveelheid cfk’s in de stratosfeer
rond 2050 zijn afgenomen
tot het niveau van
1980, toen er van ozonaf-
Of het klimaat en de samenstelling
van de atmosfeer, met
name de hoeveelheid ozon,
deze eeuw zullen veranderen
zoals verwacht zal moeten
blijken uit waarnemingen van
het klimaatsysteem. Ook zal
de gevoeligheid van de ozonlaag
voor veranderingen in het
klimaatsysteem nauwkeuriger
moeten worden onderzocht.
Onderzoekers van het knmi
houden zich met beide onderwerpen
bezig. Zo heeft het
knmi de leiding over de
kwaliteitscontrole van de
braak nog niet of nauwelijks
sprake was. Herstel van de
ozonlaag tot het niveau van
1980 is dan te verwachten in
de tweede helft van deze
eeuw.
Of de ozonlaag inderdaad op
deze termijn zal herstellen is
echter niet vanzelfsprekend.
Ofschoon in de geïndustrialiseerde
landen sinds 1996
geen cfk’s meer worden
geproduceerd, zal door productie
elders en door gebruik
t Ozon- en klimaatonderzoek door het knmi
metingen van ozon, broeikasgassen
en luchtvervuiling
door het onlangs gelanceerde
sciamachy satellietinstrument.
Dit gebeurt door de
metingen te vergelijken met
soortgelijke metingen vanaf
de grond en vanuit vliegtuigen
en ballonnen. Voor de
grondmetingen beschikt het
knmi over onder meer een
ozonmeetstation in Suriname.
Ook heeft het knmi de
wetenschappelijke leiding
over de ontwikkeling van het
Ozone Monitoring Instrument
(omi), dat vanuit een
Foto: Fotostock
van de nog in omloop zijnde
voorraden de uitstoot van
cfk’s voorlopig doorgaan.
Daarnaast is nog onvoldoende
nauwkeurig bekend hoe
gevoelig het herstel van de
ozonlaag is voor veranderingen
in het klimaat en in de
chemische samenstelling
van de atmosfeer. Ook is het
onzeker hoe groot deze
veranderingen in deze eeuw
zullen zijn.
nasa-satelliet dagelijks een
beeld zal gaan geven van de
ozonlaag wereldwijd. Behalve
aan kwaliteitscontrole van
satellietmetingen besteedt het
knmi veel aandacht aan het
ontwikkelen en verbeteren
van rekenmethodes die deze
metingen mogelijk maken.
Daarnaast gebruiken de
knmi-onderzoekers rekenmodellen
voor het beter
begrijpen en voorspellen van
veranderingen in het klimaatsysteem.
Foto: NOAA