Ozonlaag

Ozon is een giftige, sterk reactieve verbinding van drie zuurstofatomen. Het woord komt van het Griekse ozein, dat ruiken betekent. Niet zonder reden, want het gas heeft een typische geur. De chemische formule is O3. Ozon wordt gevormd wanneer zuurstofmoleculen worden gescheiden door de ultraviolette straling van de zon. De individuele zuurstofatomen verbinden zich met zuurstofmoleculen (O + O2 = O3). Dagelijks wordt in de stratosfeer ongeveer 300 miljoen ton ozon geproduceerd. Er bestaan twee soorten ozon: het hoge atmosferische ozon en het troposferische ozon aan het aardoppervlak.

De ozonlaag of ozonsfeer is de laag in de atmosfeer met de grootste concentratie ozon. Deze laag bevindt zich tussen ongeveer 15 en 45 kilometer hoogte. De totale dikte van de ozonlaag is ongeveer 15 kilometer. De ozonlaag heeft een belangrijke biologische functie. Ozon heeft de eigenschap de ultraviolette stralingen van de zon te absorberen. Het gaat meer bepaald om de UV-B-straling. Deze UV-B-stralen veroorzaken zonnebrand, hoornvliesontsteking en huidkanker. Daarbij tast het ook nog ecosystemen van de oceanen aan. Zonder de aanwezigheid van de ozonlaag zou het huidige leven op aarde zelfs niet hebben kunnen ontstaan.

Het gat in de ozonlaag

In 1974 toonden de Amerikaanse wetenschappers Mario Molina en Sherwood Rowland aan dat chloorfluorkoolstoffen (cfk) mogelijk een actieve rol spelen in de afbraak van de ozonlaag. Cfk's zijn stabiele industriegassen die hoofdzakelijk uit chloor, fluor en broom bevatten. Ze worden verwerkt tot synthetische schuimen, koelstoffen in ijskasten en allerlei spuitbussen. De cfk's richtten zo'n schade aan de ozonlaag aan, dat deze angstwekkend dun werd.

Het gat in de ozonlaag werd in 1985 ontdekt. Toen Britse wetenschappers van de Halley Bay-basis op Antarctica de resultaten van hun metingen onder ogen kregen, waren ze ervan overtuigd dat er iets scheelde aan hun instrumenten. Meteen werden deze vervangen, maar de vaststellingen bleven even alarmerend als voorheen. Toen hun bevindingen in het wetenschappelijke tijdschrift Nature gepubliceerd werden, zag men in dat er dringend iets aan het gat gedaan moest worden.

Maar waarom bevindt het gat in de ozonlaag zich nu juist boven Antarctica? Tijdens de poolnacht daalt de temperatuur in de stratosfeer tot soms -100° Celsius. Bij lagere temperaturen wordt het afbraakproces van ozonmoleculen versterkt. Bij het begin van de lente (september-oktober) gaat het van kwaad naar erger. In de atmosfeer boven Antarctica ontstaat er elk jaar een zeer koude wig die ijswolken vormt en cfk's vasthoudt. De zon is dan ook weer van de partij en de combinatie van zonlicht, ijswolken en cfk's vormen een mengsel dat de ozon afbreekt.

De gevolgen van het afbreken van de ozonlaag

De ozonlaag beschermt mens en dier tegen de schadelijke UV-stralingen van de zon. Wanneer deze beschermende laag afbreekt, heeft dit dramatische gevolgen voor het aardse leven. Het metabolisme van planten wordt aangetast, waardoor de fotosynthese trager verloopt. De ultraviolette straling vernietigt micro-organismen, die een belangrijke rol in de voedselketen spelen. Wanneer in de antarctische oceaan de hoeveelheid fytoplankton afneemt, heeft dit ook dramatische gevolgen voor zoogdieren als walvissen en robben. Bij de mens zijn de zonnekloppers de eerste slachtoffers. Langdurige blootstelling aan de zon leidt tot huidkanker. De laatste tientallen jaren is het aantal gevallen van huidkanker al toegenomen. Die toename is echter nog voornamelijk toe te schrijven aan het UV blootstellingsgedrag, zoals een toename in zonvakanties

Maatregelen tegen afbreken ozonlaag

Op 16 september 1987 werd het Protocol van Montreal ondertekend. In dit Protocol werden de CFK’s hard aangepakt. In Montreal kwamen de deelnemende landen overeen de cfk-consumptie te halveren tegen het einde van de twintigste eeuw. In 1990 kwamen de ondertekende landen van het Protocol nog eens samen. Er werd besloten om tegen het jaar 2000 de cfk's en halonen helemaal te verbieden.

Het UNEP (het Milieuprogramma van de Verenigde Naties) startte in 1991 het Programme Action Ozone. De lijst met verboden industriële gassen werd nog langer en er kwamen strengere controles.

Al deze inspanningen zullen pas op langere termijn enig effect sorteren. Voorlopig blijft het gat in de ozonlaag maar groeien. Ook het broeikaseffect zou de afbraak van de ozonlaag verergeren. Door het broeikaseffect wordt de stratosfeer kouder en breken de ozonmoleculen sneller af. Er zullen nog drastische maatregelen genomen moeten worden. Vooral in ontwikkelingslanden en in de vroegere Sovjetstaten wordt het verbod op cfk's nog niet genoeg nageleefd. Maar dit kan enkel met de steun van het westen en die is nog niet groot genoeg.

Verband tussen ozonlaag en broeikaseffect

Uit waarnemingen blijkt dat de hoeveelheid ozon en het klimaat significant zijn veranderd. De bijdrage van ozon aan het versterkte broeikaseffect wordt steeds belangrijker. Deze veranderingen vertonen een sterke samenhang.  De interactie is echter zeer ingewikkeld en wordt slechts ten dele begrepen. Dat maakt voorspellingen over het herstel van de ozonlaag nog onzeker.

Dat is de belangrijkste conclusie uit een Europees onderzoeksrapport over de relatie tussen ozon en klimaatverandering. Dit rapport is opgesteld in opdracht van het Directoraat-Generaal voor Onderzoek, Milieu en duurzame ontwikkeling van de Europese Commissie (DG12). Het rapport is het eerste in zijn soort: in recent wetenschappelijk onderzoek is het verband tussen de ozonlaag en klimaatverandering wel aangestipt maar een uitgebreid wetenschappelijk overzicht ontbrak nog. Het KNMI is een van de hoofdauteurs en speelde een belangrijke rol in het totstandkomen van het rapport.

Uit het rapport blijkt dat de mondiale jaargemiddelde ozonconcentratie in de troposfeer op leefniveau vanaf de pré-industriële tijd door menselijk handelen met meer dan 30% is toegenomen. Door de verwachte economische groei en bevolkingstoename zal deze ozonconcentratie verder toenemen. De verwachting is dat ozon in de tweede helft van deze eeuw na CO2 en waterdamp het belangrijkste broeikasgas zal zijn. Op grotere hoogte, waar zich de ozonlaag bevindt, wordt onder invloed van CFK's (chloorfluorkoolstoffen) juist ozon afgebroken. Door de wereldwijde productiestop van CFK's zal de ozonlaag herstellen. De verandering van het klimaat beïnvloedt dat proces. De huidige modelberekeningen zijn echter onzeker en er bestaat geen zekerheid of de klimaatverandering het verwachte herstel van de ozonlaag vertraagt of versnelt.

Verder zijn er aanwijzingen dat de afbraak van de ozonlaag het weer op regionale schaal beïnvloedt en daarmee een bijdrage levert aan het broeikaseffect. Die conclusie uit het rapport sluit aan bij de recent verschenen klimaatrapportage van het KNMI. In dat rapport wordt gesteld dat de toename van westenwinden samenhangen met de afbraak van de ozonlaag. Daarmee kan de helft van de temperatuurtoename in Nederland worden verklaard.

Ten slotte toont een combinatie van metingen en berekeningen aan dat de hoeveelheid ultraviolette straling (UV) aan het aardoppervlak in de afgelopen 20 jaar met 6 tot 14% is toegenomen. Op sommige meetlocaties is vastgesteld dat de helft van deze toename het gevolg is van afbraak van de ozonlaag.