De ozonlaag is een integraal onderdeel van wat de aarde bewoonbaar maakt. Dit gebied van de stratosfeer is verantwoordelijk voor het absorberen van het merendeel van de ultraviolette straling van de zon, en zorgt er zo voor dat terrestrische organismen niet worden bestraald. Sinds de jaren zeventig werden wetenschappers zich bewust van een gestage afname in deze laag rond het zuidpoolgebied, samen met een grote seizoensafname. Dit laatste fenomeen, bekend als het "ozongat", is al tientallen jaren een grote zorg.
Pogingen om deze situatie te verhelpen, waren gericht op het terugdringen van het gebruik van industriële chemicaliën, zoals chloorfluorkoolwaterstoffen (CFK's). Deze inspanningen culmineerden in de ondertekening van het Montreal-protocol in 1987, waarin werd opgeroepen tot volledige afschaffing van ozonafbrekende stoffen (ODS's). En volgens recent onderzoek door een team van NASA-wetenschappers vertoont het ozongat daardoor tekenen van aanzienlijk herstel.
De studie, getiteld "Daling in antarctische ozonafbraak en lagere stratosferische chloor bepaald uit aura microgolf ledematenwaarschuwingen", verscheen onlangs in het wetenschappelijke tijdschrift Geofysische onderzoeksbrieven. De studie werd geleid door Susan E Strahan en was co-auteur van Anne R. Douglass, twee onderzoekswetenschappers bij NASA Goddard's Atmospheric Chemistry and Dynamics Laboratory.
Omwille van hun studie raadpleegde het team gegevens van de Aura-satelliet van NASA, die sinds 2005 de zuidelijke poolregio bewaakt. De Aura-satelliet, die in 2004 werd gelanceerd, had als doel metingen uit te voeren van ozon, aerosolen en belangrijke gassen in de atmosfeer van de aarde. En volgens de metingen die het sinds 2005 heeft verzameld, heeft de vermindering van het gebruik van CFK's geleid tot een afname van 20% van de ozonafbraak.
Simpel gezegd, CFK's zijn langlevende chemische verbindingen die bestaan uit koolstof, chloor en fluor. Sinds de tweede helft van de 20e eeuw worden ze gebruikt in een aantal industriële toepassingen zoals koeling (als freon), in chemische aerosolen (als drijfgassen) en als oplosmiddelen. Uiteindelijk komen deze chemicaliën in de stratosfeer terecht waar ze onderhevig zijn aan UV-straling en worden afgebroken tot chlooratomen.
Deze chlooratomen tasten de ozonlaag aan, waar ze katalyseren tot zuurstofgas (O²). Deze activiteit begint rond juli tijdens de winter van het zuidelijk halfrond, wanneer de zonnestralen de katalyse van chloor- en broomatomen afgeleid van CFC in de atmosfeer verhogen. In september (d.w.z. lente op het zuidelijk halfrond) piekt de activiteit, resulterend in het 'ozongat' dat wetenschappers voor het eerst opmerkten in 1985.
In het verleden hebben statistische analyseonderzoeken aangetoond dat de aantasting van de ozonlaag sindsdien is toegenomen. Deze studie, die als eerste metingen van de chemische samenstelling in het ozongat deed, gaf echter aan dat de aantasting van de ozonlaag afneemt. Bovendien gaf het aan dat de afname wordt veroorzaakt door de afname van het CFC-gebruik.
Zoals Susan Strahan uitlegde in een recent persbericht van NASA: "We zien heel duidelijk dat chloor van CFK's in het ozongat naar beneden gaat en dat er daardoor minder ozonafbraak optreedt." Om te bepalen hoe ozon en andere chemicaliën in de atmosfeer van jaar tot jaar zijn veranderd, vertrouwen wetenschappers op gegevens van de Aura-satelliet Magnetron Limb Sounder (MLS).
In tegenstelling tot andere instrumenten die afhankelijk zijn van zonlicht om spectra uit atmosferische gassen te verkrijgen, meet dit instrument deze gassen respectievelijk de microgolfemissies. Als gevolg hiervan kan het gedurende een cruciale tijd van het jaar sporengassen boven Antarctica meten - wanneer het zuidelijk halfrond winter ervaart en het weer in de stratosfeer kalm is en de temperaturen laag en stabiel zijn.
De verandering in ozonconcentraties van het begin tot het einde van de winter op het zuidelijk halfrond (begin juli tot half september) werd dagelijks berekend met behulp van MLS-metingen van 2005 tot 2016. Hoewel deze metingen duidden op een afname van ozonverlies, wilden Strahan en Douglass bepaalde verlagingen in het gebruik van CFK's was de oorzaak.
Dit deden ze door te zoeken naar veelbetekenende tekenen van zoutzuur in de MLS-gegevens, die chloor zal vormen door te reageren met methaan (maar alleen wanneer alle beschikbare ozon is uitgeput). Zoals Strahan uitlegde:
“Gedurende deze periode zijn de temperaturen op Antarctica altijd erg laag, dus de snelheid van ozonvernietiging hangt grotendeels af van hoeveel chloor er is. Dit is wanneer we ozonverlies willen meten ... Rond half oktober worden alle chloorverbindingen gemakkelijk omgezet in één gas, dus door zoutzuur te meten hebben we een goede meting van het totale chloor. ”
Een andere hint kwam in de vorm van stikstofoxide, een ander langlevend gas dat zich in een groot deel van de stratosfeer net als CFK's gedraagt, maar dat niet afneemt zoals CFK's. Als CFK's in de stratosfeer afnemen, zou dit betekenen dat er minder chloor aanwezig is in vergelijking met lachgas. Door MLS-metingen van zoutzuur en distikstofoxide elk jaar te vergelijken, stelden ze vast dat het chloorgehalte met ongeveer 0,8 procent per jaar daalde.
Zoals Strahan aangaf, kwam dit neer op een daling van 20% van 2005 tot 2016, wat in overeenstemming was met wat ze verwachtten. "Dit komt heel dicht in de buurt van wat ons model voorspelt dat we zouden moeten zien voor deze hoeveelheid chloordaling", zei ze. “Dit geeft ons het vertrouwen dat de afname van de ozonafbraak tot half september, zoals blijkt uit de MLS-gegevens, te wijten is aan de dalende chloorconcentraties afkomstig van CFK's. Maar we zien nog geen duidelijke afname van de grootte van het ozongat, want dat wordt voornamelijk bepaald door de temperatuur na half september, die van jaar tot jaar erg varieert. "
Dit herstelproces zal naar verwachting doorgaan naarmate CFK's geleidelijk de atmosfeer verlaten, hoewel wetenschappers verwachten dat een volledig herstel tientallen jaren zal duren. Dit is zeer goed nieuws, aangezien het ozongat pas ongeveer drie decennia geleden werd ontdekt en het ozonniveau ongeveer tien jaar later begon te stabiliseren. Toch, zoals Douglass uitlegde, zal een volledig herstel waarschijnlijk pas in de tweede helft van deze eeuw plaatsvinden:
“CFK's hebben een levensduur van 50 tot 100 jaar, dus ze blijven heel lang in de atmosfeer hangen. Voor zover het ozongat verdwenen is, kijken we naar 2060 of 2080. En zelfs dan is er nog steeds een klein gaatje. "
Het Montreal Protocol wordt vaak aangeprezen als een voorbeeld van effectieve internationale klimaatactie, en terecht. Het protocol werd gesloten dertien jaar nadat de wetenschappelijke consensus over ozonafbraak was bereikt, en slechts twee jaar na de nogal alarmerende ontdekking van het ozongat. En in de jaren die volgden, bleven de ondertekenaars toegewijd aan hun doelen en bereikten ze doelstellingen.
In de toekomst hopen we dat soortgelijke maatregelen kunnen worden genomen tegen de klimaatverandering, die al vele jaren vertraging en weerstand ondervindt. Maar zoals blijkt uit het ozongat, kan internationale actie een probleem aanpakken voordat het te laat is.
