Er bestaat een relatie tussen klimaatverandering en de ozonlaag. De fluorbevattende gassen die de ozonlaag aantasten, zoals CFK’s en HCFK’s, zijn ook sterke broeikasgassen. De afbraak van de ozonlaag kan bovendien de temperatuur en luchtstroming beïnvloeden, waardoor volgens sommige studies boven de poolgebieden in de late winter en de lente de westenwinden sterker worden. Daarnaast kan het versterkte broeikaseffedct invloed hebben op het herstel van de ozonlaag in de 21e eeuw.

Het molecuul ozon bestaat uit drie zuurstofatomen (O3) en wordt van nature gevormd uit zuurstof (O2) in hogere delen van de atmosfeer. De hoeveelheid ozon verschilt per hoogte. In de luchtlaag grenzend aan het aardoppervlak, de troposfeer, komt het in mindere mate voor. Dit in tegenstelling tot de stratosfeer, waar de concentratie ozon hoger is. De laag tussen ongeveer 15 en 30 km hoogte, waar zich de hogere concentratie ozon bevindt, wordt de ozonlaag genoemd.

De hoeveelheid ozon in de ozonlaag is de afgelopen decennia afgenomen door de toename van CFK’s in de lucht. De hoeveelheid ozon in de onderste luchtlaag is de afgelopen jaren juist toegenomen door vervuiling van verkeer en industrie. Toename van ozon in de lagere atmosfeer is niet gunstig, omdat het een giftig gas is voor het leven op aarde (zie FAQ luchtverontreiniging en klimaat).

Parelmoerwolken
De ozonlaag bevat zeer weinig waterdamp en is daarom doorgaans onbewolkt. Wolken ontstaan hier alleen als het zeer koud is, onder de -80°C. Vanwege hun kleur worden deze wolken parelmoerwolken genoemd (Siegmund et al., 2007). Ozon wordt in de ozonlaag afgebroken onder meer door middel van chemische reacties in parelmoerwolken, onder invloed van zonlicht en chloor uit CFK’s.

Enkele jaren na de uitstoot bereiken CFK’s pas de ozonlaag. Hier worden ze door middel van ultraviolet zonlicht (UV-straling) ontleed in onder andere chloor. De combinatie van omstandigheden die nodig is om grote hoeveelheden ozon in korte tijd af te breken komt voornamelijk voor aan het einde van de poolnacht in de ozonlaag boven de poolgebieden. In het Zuidpoolgebied is dit het sterkst en hier wordt sinds de jaren ‘80 in het voorjaar ruim de helft van de ozon afgebroken. Dit noemt men het ozongat (figuur 1).

De hoeveelheid ozon in de ozonlaag verschilt per regio. Ook boven Nederland leiden de CFK’s tot ozonafbraak, maar deze is minder sterk en gebeurt op een andere manier dan boven de poolgebieden. Doordat de parelmoerwolken vrijwel alleen boven de polen te vinden zijn, vindt het overgrote deel van de afbraak plaats boven de polen. Boven Nederland wordt het overgrote deel van de afbraak veroorzaakt door verspreiding van ozonarme lucht vanuit de poolstreken.

                1983                               1989                               1995

                2001                               2004                                2007

Figuur 1: Dikte van de ozonlaag (in Dobson eenheden) boven het zuidelijk halfrond in een aantal oktobermaanden sinds 1983.
Bron: Siegmund et al., 2007.

De ozonlaag beschermt het leven op aarde tegen schadelijke UV-straling. UV straling heeft effecten op de gezondheid, maar ook op de natuur, gewassen en voedselketens. Zonnebrand en huidkanker zijn bekende voorbeelden van schadelijke gezondheidseffecten. De vorming van Vitamine-D in de huid is een positief gezondheidseffect van UV-straling.

Relatie met klimaatverandering
De veranderingen in de ozonlaag en klimaatverandering zijn op een aantal manieren met elkaar verbonden.

Temperatuur en luchtstroming
De temperatuurverdeling en stromingen in de ozonlaag worden sterk bepaald door de hoeveelheid ozon zelf. Afbraak van de ozonlaag kan dus de temperatuur en luchtstroming beïnvloeden. Sommige studies suggereren dat hierdoor boven de poolgebieden in de late winter en de lente de westenwinden sterker worden, zowel in de ozonlaag als nabij de grond. Dit zou in West-Europa in deze seizoenen kunnen zorgen voor hogere temperaturen.

Broeikasgassen die de ozonlaag aantasten
CFK’s zijn zeer sterke broeikasgassen, vele malen sterker dan CO2. Net als kooldioxide blijven CFK’s lang in de atmosfeer. Alle ozonlaag aantastende stoffen dragen momenteel 20% bij aan het versterkte broeikaseffect. Door de internationale afspraken ter bescherming van de ozonlaag zal dit percentage in de komende decennia langzaam teruglopen.

Herstel ozonlaag
De opwarming van de aarde heeft invloed op luchtstromingen. Hierdoor worden CFK´s sneller naar de hogere stratosfeer getransporteerd. Dit zorgt ervoor dat ozon eerder wordt afgebroken en dat deze afbraak vervolgens eerder herstelt.

Tegelijkertijd koelt de stratosfeer af door de toename van CO2 in de atmosfeer. Dit vertraagt zowel de ozonvorming als de ozonafbraak.

Het is nog onduidelijk wat het precieze effect zal zijn van klimaatverandering op het herstel van de ozonlaag. Dit zorgt ervoor dat voorspellingen voor het herstel van de ozonlaag met grote onzekerheid zijn omgeven.

Het effect van het Montreal Protocol
Om de productie, gebruik en uitstoot van CFK’s en andere ozon afbrekende stoffen te beperken, is in 1987 het Montreal Protocol opgesteld. Sindsdien is de productie van deze stoffen sterk afgenomen en sinds de jaren ‘90 neemt ook de hoeveelheid van deze stoffen in de atmosfeer langzaam af. De ozonlaag vertoont echter nog geen duidelijke tekenen van herstel. Dit komt door de natuurlijke variaties van de ozonlaag en de tot nu toe nog maar relatief kleine afname van ozonlaag afbrekende stoffen.

Naar verwachting zal de daling van de hoeveelheid CFK’s in de atmosfeer de komende decennia voortzetten. Rond het midden van deze eeuw zal de hoeveelheid ozonlaag afbrekende stoffen naar verwachting weer op het niveau zijn van voordat de ozonlaag werd aangetast. De onzekerheid in de ontwikkeling van de ozonlaag en het ozongat in de 21e eeuw hangt vooral samen met de onzekerheid over de invloed van het broeikaseffect op het tempo van het herstel.

Zonder het Montreal Protocol zou de hoeveelheid van deze stoffen verder zijn gestegen (zie figuur 2) en zou de ozonlaag veel meer zijn aangetast dan nu het geval is. Men spreekt in dit verband wel over “The world avoided”, oftewel de wereld die we voorkomen hebben door de internationale afspraken.

Figuur 2: Broeikaswerking van ozonlaag afbrekende stoffen en kooldioxide, mét en zonder het Montreal Protocol. De blauwe lijn toont de broeikaswerking van ozonlaag afbrekende stoffen volgens het Montreal Protocol en de later overeengekomen amendementen. De rode band toont hoe de broeikaswerking van ozonlaag afbrekende stoffen gestegen zou kunnen zijn zonder het Montreal Protocol. De groene lijn toont de broeikaswerking van de toegenomen hoeveelheid kooldioxide.
Bron: Siegmund et al., 2007.

Naast het beschermen van de ozonlaag heeft het Montreal Protocol bijgedragen aan het beperken van het broeikaseffect. De CFK’s zouden steeds sterker zijn gaan bijgedragen aan het versterkte broeikaseffect (Velders et al., 2007).

Minder ozonlaag afbrekende stoffen in de atmosfeer betekent minder broeikaswerking van deze stoffen. Zonder dit protocol zou de broeikaswerking van deze stoffen daarom ongeveer twee maal zo groot zijn geweest als nu. Dit zou overeen zijn gekomen met een broeikaswerking van ongeveer de helft van die van kooldioxide. De beperking van het broeikaseffect door het Montreal Protocol is vele malen groter dan de reductiedoelstelling van de eerste overeenkomst van het Kyoto Protocol (2008-2012) (Velders et al., 2007).

Het beleid voortgekomen uit het Montreal Protocol is dus succesvol gebleken op twee milieuterreinen: de ozonlaag en de klimaatverandering. Men heeft daarom in september 2007 besloten het Montreal Protocol verder aan te scherpen. Het gebruik van HCFK’s, welke minder schadelijk zijn voor de ozonlaag dan CFK’s, maar wel sterke broeikasgassen zijn, is verder beperkt. Hierdoor valt nog meer winst op het terrein van klimaatverandering en aantasting van de ozonlaag te behalen.

Laatste update: 27 september 2011

Meer lezen:
Het Montreal Protocol en klimaat, Presentatie Symposium, G. Velders
Ozongat 2010 (KNMI nieuws)
Ozonlaag boven de Noordpool 2011
Wat zou er met de ozonlaag zijn gebeurd als er geen internationale afspraken ter bescherming van de ozonlaag zouden zijn gemaakt? (in het Engels)
Hoeveel meer UV straling zouden we hebben gehad en hoe zou het klimaat kunnen hebben reageren zonder de gemaakte afspraken? (in het Engels)

Referenties:
Siegmund, P., H. Slaper, G. Velders, H. De Backer, Bescherming ozonlaag: 20 jaar effectief beleid - een welkome waarheid, KNMI, MNP, RIVM, KMI, pp. 1-8, 2007.

Velders, G.J.M., S.O. Andersen, J.S. Daniel, D.W. Fahey and M. McFarland, The importance of the Montreal Protocol in protecting climate, PNAS, 104, pp. 4814-4819, 2007.