Het kwam als een verrassing dat twee Amerikaanse en een Europese satelliet dit voorjaar een onverwacht groot en diep ozongat boven de Noordpool vaststelden. Zoals bekend beschermt de ozonlaag ons tegen de ultraviolette straling van de zon, en we kennen ozongaten vooral van de Zuidpool, waar gelukkig niet zo veel mensen wonen.

Een gat in de ozonlaag boven de Noordpool is iets heel anders, want er wonen vrij veel mensen in de arctische gebieden. Een ozongat daar stelt mensen, dieren en planten bloot aan een verhoogde ultraviolette straling van de zon. Als het gat diep is en langdurig bestaat, kan het een gezondheidsrisico vormen. Gelukkig zijn ozongaten afhankelijk van de seizoenen. In het voorjaar zijn ze het grootst.

Ozongaten boven de Noordpool zijn niet nieuw, maar sinds 1997 is er niet zo'n diep gat waargenomen. De oorzaak is de ongewoon lange winter van 2010-11, die bijna een maand langer duurde dan normaal. Ozongaten ontstaan als CFK's de stratosfeer binnendringen, ongeveer 15 tot 35 kilometer boven de aarde. Deze CFK's zijn door mensen gemaakt - ze werden vroeger veel in bijvoorbeeld koelkasten toegepast - en dus is dit probleem hoogstwaarschijnlijk onze eigen schuld.

Een beetje scheikunde

CFK's zijn helaas zeer stabiele gassen, en hoewel ze al sinds de jaren 1980 veel minder gebruikt worden, zullen ze nog vele jaren in de stratosfeer blijven. Hier worden de gassen beïnvloed door het ultraviolette licht van de zon, waarbij onder andere zoutzuur (HCl) en chloornitraat (ClNO3) geproduceerd worden. Als het winter wordt, hechten deze muleculen zich aan ijskristallen in hoge, zeer koude wolken, waar het gemakkelijk -80 graden kan worden.

De hoge en koude wolken in de stratosfeer, waar de chemische processen plaatsvinden die tot de afbraak van de ozonlaag leiden. Foto: JPL/NASA

Er vinden in de wolken dus chemische reacties plaats, waarbij chloormoleculen ontstaan. In het voorjaar splitst het zonlicht de moleculen in twee vrije chlooratomen. Vervolgens begint de afbraak van de ozonlaag, wanneer een chlooratoom reageert met een ozonmolecuul, dat uit drie zuurstofatomen bestaat (O3). Het resultaat is gewone zuurstof (O2) en chloormonoxide (ClO).

ClO reageert dan opnieuw met een ozonmolecuul, waarbij een nieuw vrij chlooratoom en twee gewone zuurstofmoleculen ontstaan. Dit proces kan erg lang doorgaan, waardoor zelfs een klein beetje chloor de ozonlaag ernstig kan aanstasten.

Is dit een probleem?

NASA beschikt over een hele reeks satellieten die de atmosfeer van de aarde, het klimaat en het milieu in de gaten houden. Het gat in de ozonlaag werd ontdekt door de satellieten Aura en CALIPSO. Bovendien leverde de Europese satelliet Envisat ook een bijdrage. Bron: NASA

De belangrijkste vraag is of de grote ozongaten boven de Noordpool in 1997 en 2011 door toeval ontstaan zijn, of verband houden met de opwarming van de aarde.

De klimaatmodellen zeggen dat als de aarde warmer wordt, vooral de onderste laag van de atmosfeer, de troposfeer, opwarmt. De stratosfeer zou echter kouder worden, wat de vorming van de hoge, koude wolken bevordert. De modellen voorspellen bovendien een verhoogde circulatie in de stratosfeer, die ozon van de tropen naar het Noordpoolgebied brengt en daardoor de vorming van het ozongat tegengaat. Het is dus nog niet helemaal duidelijk of dit het begin is van een potentieel ernstig probleem.

We hebben nog geluk gehad

Toen maakten we ons er geen zorgen over, maar feitelijk hebben we enorm veel geluk gehad dat we gassen gebaseerd op chloor uitstootten, en niet gassen gebaseerd op broom. Het is al erg genoeg dat één chlooratoom 100.000 ozonmoleculen kan afbreken, maar dat is niets vergeleken bij de schade die een broomatoom kan aanrichten. Broomatomen zijn namelijk ongeveer 60 keer zo effectief in het vernietigen van ozon. Er zijn wel wat op broom gebaseerde stoffen in de atmosfeer gebracht, maar gelukkig maar heel weinig.

De moraal van het verhaal is dat we met vuur spelen zonder de gevolgen volledig te beseffen. Daarom moeten in de toekomst beslissingen gemaakt worden met een zo sterk mogelijk wetenschappelijk fundament, en hierbij zullen metingen van satellieten een steeds grotere rol gaan spelen.