‘Zomerse’ poolwervel zorgt voor extreem ozongat zuidelijk halfrond

Terwijl de poolwervel op het noordelijk halfrond op ‘winterse sterkte’ is gekomen, zou haar zuidelijke zusje in zomerslaap moeten zijn geraakt. Maar niets is minder waar. Het gevolg? Een extreem groot ozongat boven delen van de Zuidpool voor begin december.

December is de eerste maand van de weerkundige zomer op het Zuidelijk Halfrond. Om dan nog een ozongat te hebben is niet ongewoon. Maar dit jaar is het ozongat veel groter dan normaal.

Het ongewoon grote ozongat voor de tijd van het jaar (in blauw) op 6 december 2020. Bron: NOAA.

Een ozongat als deze is onder andere relevant omdat weinig ozon in de stratosfeer ervoor zorgt dat veel schadelijke UV-straling de grond kan bereiken. Dit is vooral zo in de zomerperiode, wanneer de zon het ‘krachtigst’ is. Het probleem is het grootst als een uitloper van het ozongat precies over een gebied met veel bewoning trekt, zoals daar bijvoorbeeld Argentinië of Chili.

Het ozongat in perspectief

Om te zien hoe extreem het ozongat is,  is mooi te zien in de grafiek hieronder.

De grootte van het ozongat uitgedrukt in miljoenen km2. De grijze kleuren geven aan tussen welke waarden de grootte van het ozongat de afgelopen tientallen jaren heeft gelegen. Bron: NOAA.

Zoals de grafiek laat zien was het ozongat vanaf augustus al groter dan normaal (de witte lijn). Maar het werd pas echt extreem vanaf november. Eind november zien we dat de zwarte lijn zelfs buiten de grijze band komt: oftewel het ozongat is groter dan ooit gemeten voor die periode (sinds 1979). Record-groot dus!

Wat dit record mogelijk extra bijzonder maakt, is dat we dit record bereiken ver na het Montreal protocol. Dat protocol in 1985 zorgde ervoor dat de uitstoot van schadelijke gassen voor de ozonlaag werd teruggedrongen. Daardoor is ook de hoeveelheid van sommige schadelijke stoffen minder geworden. En toch zien we dus dat nu het ozongat veel groter is dan normaal.

Waar komt het ozongat vandaan?

Het ozongat wat we hierboven zien is dus ongewoon. Maar waardoor wordt het precies veroorzaakt? Het antwoord vinden we als we gaan kijken naar de staat van de poolwervel op het Zuidelijk Halfrond. Deze is er namelijk nog steeds En dat is niet helemaal hoe het hoort…

Niet sterk, maar nog niet uit het veld geslagen

Hieronder zien we de mooi situatie zoals hij niet hoort: een poolwervel op het Zuidelijk Halfrond op ongeveer 30 km hoogte aan het begin van de zomer. Het is geen ‘krachtige’ wervel meer. Ook is de kern niet meer ‘koud’: de temperatuur daarin is hoger dan -20 graden. Vergelijk dit met haar ‘grote broer’ op het noordelijk halfrond, waarin temperaturen rond -80 graden worden gemeten. Maar toch: de poolwervel is dus nog steeds wel actief.

Verwachting van de poolwervel op 100 hPa hoogte (ongeveer 15 km hoogte) berekend door het GFS-weermodel op donderdag 10 december 2020. De verwachting is voor donderdag 10 december 13:00 uur Nederlandse tijd. Witte lijnen geven de geopotentiale hoogte aan (in hectopascal), kleuren de temperatuur (in Kelvin). De ‘L’ laat de kern van de poolwervel zien dichtbij de Noordpool (in het midden van het plaatje). Bron: Stratobserve.com

Zonlicht zou einde moeten betekenen…

Waarom is het raar dat er nog steeds een poolwervel is op het zuidelijk halfrond? Dat heeft te maken met de invloed van de zon. De zon heeft bijna haar meest zuidelijke positie bereikt, dat gebeurt rond 21 december. Dat betekent dat de Zuidpool nu dus ook veel zonlicht ontvangt.

Het zonlicht alleen is niet genoeg om de stratosfeer op te warmen. Daar is namelijk de ozonlaag voor nodig. Deze laag bevindt zich in de stratosfeer tussen ongeveer 15 en 35 km hoogte. De ozonlaag absorbeert het zonlicht, en zorgt er daarmee voor dat de stratosfeer weer opwarmt. Dit gebeurt vooral bij de polen, die in de winter het koudst worden.

Precies die opwarming is nodig om de poolwervel ‘klein’ te krijgen: deze ‘leeft’ namelijk van het temperatuurverschil tussen de polen en de evenaar. Worden de polen warmer, dan wordt het temperatuurverschil kleiner. En dat betekent dat de poolwervel verder verzwakt en uiteindelijk verdwijnt.

Een warme poolwervel geeft geen ozongat…

De poolwervel die we hierboven is echter geen verklaring voor het ozongat. Wat we namelijk zien is dat de ‘kern’ van de poolwervel warmer is dan de omgeving: een teken dat de poolwervel bijna ‘kapot’ is. Maar dit is niet typisch voor een ozongat: dan heb je juist heel lage temperaturen in de kern van de poolwervel nodig.

Lager kijken geeft het antwoord

De sleutel tot het probleem vinden we door lager in de stratosfeer te kijken. Het blijkt namelijk dat de poolwervel vooral lagerop nog ongewoon sterk ontwikkeld is. Zo ook bijvoorbeeld op ongeveer 15 km hoogte (100 hPa), lager in de stratosfeer. Kijken we op deze hoogte, dan zien we een veel sterkere poolwervel met een veel koudere kern dan op ~30 km hoogte.

Verwachting van de poolwervel op 100 hPa hoogte (ongeveer 15 km hoogte) berekend door het GFS-weermodel op donderdag 10 december 2020. De verwachting is voor donderdag 10 december 13:00 uur Nederlandse tijd. Witte lijnen geven de geopotentiale hoogte aan (in hectopascal), kleuren de temperatuur (in Kelvin). De ‘L’ laat de kern van de poolwervel zien dichtbij de Noordpool (in het midden van het plaatje). Bron: Stratobserve.com

Sterker nog: in deze kern ligt de temperatuur nog rond -70 graden! Dit terwijl de ‘omgevingslucht’ een temperatuur heeft van -40 graden. Dit temperatuurverschil laat zien dat de poolwervel op deze hoogte nog ‘springlevend’ is.

De touwtjes aan elkaar knopen

Samenvattend weten we nu dat we het volgende hebben:

  1. Een sterkere poolwervel dan normaal, vooral in de lagere stratosfeer.
  2. Bijzonder lage temperaturen in de kern van de poolwervel in de lagere stratosfeer.
  3. Een extreem groot ozongat voor december.

Hoe kunnen we deze touwtjes aan elkaar knopen? Dat zit als volgt:

Normaal is zonlicht een van de benodigdheden voor het aanmaken van ozon. Maar als de lucht extreem koud is (kouder dan ongeveer -80 graden), dan ontstaan wolken (zogenaamde ‘polar stratospheric clouds’. Deze wolken zorgen er samen met zonlicht voor dat ozon juist wordt afgebroken.

Precies dat is wat er de afgelopen maanden ook is gebeurd. De temperatuur in de kern van de poolwervel in de lagere stratosfeer bleef extreem lang laag. Daardoor bleven de omstandigheden lang goed voor de afbraak van ozon. Bedenk je hier ook bij dat het zonlicht steeds sterker wordt richting december. Deze ingrediënten samen zorgde ervoor dat er heel lang in een rap tempo ozon afgebroken werd in de lagere stratosfeer.

Wat ook nog een rol kan hebben gespeeld in de afbraak van ozon, is dat de poolwervel goed ‘afgesloten’ was van invloeden buitenaf. Zo werd er weinig relatief warme, ozon-rijke lucht ingemengd in de poolwervel. De ozon-arme, koude lucht in de poolwervel werd zo als het ware ‘beschermd’.

Einde ozongat in zicht

De komende tijd zal het ozongat langzaamaan minder groot worden. Waarschijnlijk is het ozongat aan het einde van de weerkundige zomer (daar: februari) wel verdwenen. Maar het zal dan niet lang meer duren voordat een nieuwe poolwervel met ozongat zich vormt op weg naar de volgende winter. Of er dan in het najaar weer een groot ozongat ontstaat? Dat is nu nog niet te zeggen.

 

 

8 REACTIES

  1. Ha Lars, erg interessant stuk, leuk om te zien dat we nog heel veel niet weten en begrijpen, maar langzaam wel de contouren van dit soort puzzels beginnen te ontwaren. Bedankt!

    • Dat het ozongat nu flink groter is, heeft direct gezien weinig invloed op de temperatuur op leefniveau. Het UV-licht bevat maar een klein deel van de energie van de zonnestraling die de aarde bereikt (een paar %). De meeste energie bereikt de aarde via het zichtbaar licht.

      Daarnaast is de grootte van het ozongat maar een fractie is van de oppervlakte van de aarde. Dus het effect van het groter ozongat is maar over een heel klein deel van de aarde ‘te merken’.

      Neem je dit allemaal samen, dan zorgt het groter ozongat misschien voor 0,1 graad opwarming/afkoeling, of zelfs nog minder (in de buurt van het ozongat). Op aardegrootte is dit effect dus bijna 0.

      Via allerlei indirecte effecten heeft het ozongat dan weer wel effect op het klimaat. Zie bijvoorbeeld https://climate.nasa.gov/faq/15/is-the-ozone-hole-causing-climate-change/

      Oftewel: het is een behoorlijk ingewikkeld systeem!

  2. Interessant stuk Lars, duidelijk geschreven! Opmerkelijk dit extreem grote ozongat aangezien we vorig jaar nog een van de kleinste ozongaten zagen op het zuidelijk halfrond.

    Ik moest denken aan een artikel dat ik vorig jaar las over een nieuwe toename van verboden gassen uit China die hier aan zouden kunnen bijdragen:
    https://www.newscientist.nl/nieuws/herstel-gat-ozonlaag-vertraagd-door-verboden-gas-uit-china/
    In hoeverre denk je dat dit een rol zou kunnen spelen?

    • Bedankt! Ja klopt inderdaad, vorig jaar hadden we een ongewoon zwakke poolwervel en daarmee samengaand ook een kleiner ozongat. Dit jaar is het dus precies andersom.

      Interessant artikel! Het zal zeker effect hebben op de gemiddelde ozonconcentratie op het zuidelijk halfrond. Maar het lijkt erop dat het grote ozongat nu eerder een ´extreme event´ is.

      Als je nu kijkt naar de concentratie van het CFC-11 gas waarover het gaat, dan zie je inderdaad mooi dat de afname wat stagneert. Het verschil is echter wel vrij klein. Dus plaats je dit in het perspectief van het ozongat nu, dan zou je misschien kunnen zeggen dat de hogere CFC-11 concentratie het ozongat een fractie groter heeft gemaakt.

      Link naar de metingen:

      https://www.esrl.noaa.gov/gmd/hats/combined/CFC11.html

LAAT EEN REACTIE ACHTER

Vul alstublieft uw commentaar in!
Vul hier uw naam in

The maximum upload file size: 3 MB. You can upload: image, other. Links to YouTube, Facebook, Twitter and other services inserted in the comment text will be automatically embedded.

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.