ozonlaget

Ozonlaget. Ozonlaget over den sydlige halvkugle 20. oktober 1998. Ozonmængden i atmosfæren er opgjort i Dobson-enheder, DU, på basis af målinger fra NOAA-satellitter af langbølget stråling fra ozon. 100 DU angiver, at det totale ozonindhold i en luftsøjle svarer til et rent ozonlag ved jordoverfladen på 1 mm. Ozonhullet over Antarktis dannes i senvinteren eller det tidlige forår og fyldes op igen hen mod sommeren.

.

Ozonlaget. Skematisk fremstilling af, hvordan CFC-gasser (chlor-fluor-carboner) nedbryder ozon i stratosfæren, her vist med den simpleste forbindelse, CFC-11. Det afgørende er, at CFC-gasser under normale betingelser i lav højde er meget stabile. Derfor har de så lang levetid, at de kan blandes helt op i stratosfæren. Her spaltes de af den kraftige UV-stråling.

.

Ozonlaget, lag i atmosfæren i 15-50 km højde, den højde, hvor langt det meste af luftarten ozon (O3) befinder sig. Selv her er ozonkoncentrationen dog aldrig mere end ca. 10 milliontedele af hver rumfangsenhed med de højeste værdier i ca. 35 km højde. Tænker man sig alle ozonmolekyler samlet i et rent ozonlag ved havniveau, ville det kun være 3 mm tykt.

Ozon er en såkaldt sekundær gas, som kun i ubetydeligt omfang har kilder på jordoverfladen. Ozondannelse kræver ilt på molekylær form og dannes helt overvejende ved ultraviolet stråling fra Solen. Ozon holdes i skak af nedbrydningsprocesser, der ud over absorption af Solens UV-stråling omfatter en række kemiske reaktioner med ozon. I troposfæren (under 10-15 km højde) er indholdet af ozon markant mindre end i stratosfæren. Dette er en kombineret effekt af, at troposfæren kemisk set er væsentlig mere reaktiv end stratosfæren, og at dannelsesprocesserne her foregår betydelig langsommere. Ved overgangen mellem troposfære og stratosfære ændrer ozonkoncentrationen sig normalt markant.

Ozonlaget er en vigtig faktor i absorptionen af Solens UV-stråling og dermed for liv på Jorden, idet UV-stråling medfører celleforandringer og ødelægger DNA. I troposfæren er ozonkoncentrationerne netto steget gennem 1900-t. som resultat af menneskeskabt luftforurening, mens ozon i det stratosfæriske ozonlag (beskytter mod UV-stråling) har vist en faldende tendens i flere årtier. Man tilskriver dette de stigende koncentrationer af CFC-gasser. Disse gasser afgiver under indvirkning af UV-lys klor, som nedbryder ozon via katalytiske processer.

Ved polerne sker dette på voldsom måde hvert forår. Over Sydpolområdet (Antarktis) har faldet siden 1980'erne været så stort, at man taler om "ozonhuller", et fænomen der først blev registreret over Nordpolområdet (Arktis) i foråret 2011. Forskellen mellem de to polområder ligger i de meget forskellige strømningsforhold i den øvre atmosfære. På den sydlige halvkugle er strømningen om vinteren meget stabil og ensartet, mens den på den nordlige er meget mere varierende. Men begge steder dannes der i den meget kolde vinterstratosfære særlige skyer, som spiller en vigtig rolle i kæden af kemiske og fysiske processer, der til slut kan føre til en næsten total nedbrydning af ozonen i skylaget. Over Sydpolområdet får dette varige effekter i form af lave ozonkoncentrationer, som varer ved i uger eller måneder. Over Nordpolområdet sker der også nedbrydning af ozon, men pga. den større variabilitet i atmosfæren her vil ozonfattig luft hurtigt blive blandet med mere ozonrig luft.

Ozonlagets absorption af UV-stråling betyder, at stratosfæren er varmere, end den ellers ville være. Faktisk kan lufttemperaturen i 50 km højde over polerne om sommeren være lige så høj som ved jordoverfladen dér. En yderligere virkning af ozonlaget er, at det bidrager til drivhuseffekten i den øvre troposfære, da ozon har et stærkt absorberende bånd omkring bølgelængder på 9,6 μm.

De begyndende tegn på forbedringer kan måske vise sig at give falske forhåbninger om en snarlig genopretning af ozonlaget. Nogle nyere studier viser nemlig, at den stratosfæriske afkøling, der følger med de øgede mængder af drivhusgasser, kan udsætte genopretningen af ozonlaget. Tidsrummet hver vinter, hvor der sker den skadelige omdannelse af klor og brom til ozonnedbrydende former, vil — alt andet lige — blive større. Dette vil modvirke effekten af de generelt faldende koncentrationer af klor og brom. Andre studier viser en stigning af stratosfærens indhold af vanddamp pga. den globale opvarmning. Via fotokemiske processer vil denne vanddamp ende som endnu et ozonnedbrydende stof i den nedre stratosfære. Forskningen kan endnu ikke afgøre, hvordan den faktiske udvikling vil blive.

Internationale tiltag

Eksempler på stoffer, der nedbryder ozonlaget. ODP (ozone depletion potential) angiver nedbrydningseffektiviteten relativt til CFC-11.
navn formel levetid (år) ODP-værdi
CFC-11 CFCl3 50 1 (def.)
CFC-12 CF2Cl2 100 1,0
CFC-113 C2F2Cl3 85 0,8
CFC-115 C2F5Cl 400 0,6
tetraklormethan CCl4 50 0,1
HCFC-22 CHF2Cl 15 0,05

I Danmark og andre industrialiserede lande anvendes ovennævnte stoffer stort set kun i laboratorier og i spraydåser til medicinske formål. I ulandene gøres der derimod fortsat udstrakt brug af dem til plastopskumning, køleanlæg m.m.

Nedbrydningen af ozonlaget og de dermed forbundne skadevirkninger har ført til internationale tiltag mhp. at begrænse udslip af bl.a. CFC-gasser, nedfældet i Wienkonventionen (1985) og Montréalprotokollen (1987). Gennem en række forhandlinger er kravene blevet skærpet og omfatter nu alle vigtige ozonlagsnedbrydende stoffer. Pga. stoffernes lange levetid, af størrelsesordenen 100 år, vil selv et øjeblikkeligt og fuldstændigt stop for udslip dog være længe om at slå igennem.

Kommentarer

Din kommentar publiceres her. Redaktionen svarer, når den kan.

Du skal være logget ind for at kommentere.

eller registrer dig