30 jaar Montreal Protocol!

Zaterdag 16 september is het precies 30 jaar geleden dat tal van lidstaten van de Verenigde Naties in het Canadese Montreal het “Montreal Protocol ter inperking van ozonafbrekende substanties” ondertekenden.

 

Wat ging vooraf?

Twee jaar eerder, in 1985, rapporteerden de Brit Joseph Farman en zijn collega’s in het toonaangevende wetenschappelijke tijdschrift “Nature” over een dramatische daling van de opgemeten totale ozonhoeveelheden boven de Britse Zuidpoolbasis Halley Bay, tijdens de maand oktober in de jaren 80, in vergelijking met de voorgaande periode. Niet veel later werd de term “ozongat” geboren. Hoewel de wetenschappers Mario Molina & Sherwood Rowland reeds in 1974 in hetzelfde tijdschrift “Nature” hadden gewezen op de bedreiging van de ozonlaag door overmatig gebruik van CFK's (chloorfluorkoolstofverbindingen) in de industrie, bleek de omvang van de ozonafbraak boven de Zuidpool een zeer grote verrassing en niet te verklaren aan de hand van de toenmalige scheikundige kennis.

Dat de ozonafbraak een ernstig en dringend probleem was, werd ondertussen wel duidelijk. Want hoewel ozon - dit is een molecule die uit 3 zuurstofatomen bestaat: O3 - slechts in geringe hoeveelheden in onze atmosfeer voorkomt, speelt het een fundamentele rol voor het leven op aarde. De ozon in de bovenste laag van de atmosfeer houdt namelijk het grootste deel van de schadelijke ultraviolette straling van de zon tegen. Zonder ozonlaag zou onze huid ogenblikkelijk verbranden en zou er geen leven op aarde mogelijk zijn, alleszins niet op het land.

Indien al de ozon in de atmosfeer zou samengedrukt worden tot de druk op het oppervlakte van de aarde, zou de ozonlaag maar 3 mm dik zijn! De hoogste ozonconcentraties treffen we aan op zo’n 20 tot 25 km hoogte (in de stratosfeer) en wordt de ozonlaag genoemd.

 

In het Montreal Protocol, dat na lange onderhandelingen ondertekend werd in 1987, werd vastgelegd dat de productie en consumptie van componenten die ozon in de atmosfeer afbreken  - dit zijn niet alleen de eerder vermelde CFKs, maar ook andere chloor-verbindingen en verbindingen met broom - stop gezet moest worden tegen het jaar 2000. De Nederlander Paul Crutzen en zijn collega’s vonden in 1992 het ontbrekende puzzelstuk voor het ontstaan van het ozongat .

Chemische reacties op het oppervlak van wolkendeeltjes in de atmosfeer boven de poolgebieden leiden tot de reactieve chloor-verbindingen die ozon zeer efficiënt kunnen afbreken

Door de toenemende kennis, o.a. gepubliceerd in de vierjaarlijkse rapporten omtrent de toestand van de ozonlaag, werden er nog verschillende amendementen - het laatste nog in oktober 2016 -, die een ban oplegden voor bijkomende ozonafbrekende componenten, aan het Montréal Protocol toegevoegd. Voor de volledigheid willen we nog meegeven dat de reeds vermelde wetenschappers Molina, Rowland en Crutzen in 1995 de Nobelprijs van de chemie toegewezen kregen voor hun baanbrekend onderzoek in atmosferisch ozon!

 

Werkt het Montreal Protocol?

Zeker! Wanneer we kijken naar de tijdsevolutie van de Equivalent Effectieve Stratosferische Chloor (EESC , zie figuur 2), dan zien we dat deze een piekwaarde bereikte in 1997 (= hoogste potentiële ozonafbraak), en sindsdien, traag maar gestaag, afneemt.

De EESC is een relatieve maat voor de potentiële ozonafbraak in de atmosfeer en wordt bekomen door de oppervlakteconcentraties van alle ozonafbrekende stoffen (die zowel chloor als broom bevatten) om te rekenen naar hun impact op de ozonafbraak in de hogere luchtlagen en al deze bijdragen op te tellen.

De laagste totale ozonconcentraties werden dan ook op de meeste plaatsen opgemeten in het midden van de jaren 90, ook in Ukkel (zie Figuur 3). De wetenschappelijke vraag is nu of de ozontoename sindsdien significant is. Midden vorig jaar verscheen er in het andere gerenommeerde vaktijdschrift “Science” een artikel waarin de “start van de genezing van Antarctische ozonlaag”  wordt aangekondigd. Enige voorzichtigheid blijft dus geboden, want de CFK's hebben een zeer lange levensduur in de atmosfeer - deze eigenschap maakte ze juist zeer interessant voor industriële toepassingen -. Modelberekeningen geven dan ook aan dat het tot het midden van deze eeuw (2050 à 2060) zal duren alvorens de ozonlaag terug op het niveau is van de jaren 70 van vorige eeuw! Desondanks is het Montreal Protocol hét voorbeeld van hoe wetenschap en internationale diplomatie samen een immense milieuproblematiek kunnen aanpakken. Kan het ook voor de klimaatonderhandelingen?

 

Fig 2. Tijdsevolutie van de jaarlijkse waargenomen en voorspelde equivalente effectieve stratosferische chloor (EESC) hoeveelheid, zie tekst, in aantal deeltjes per triljoen deeltjes. De piekwaarde werd bereikt in het jaar 1997.

Het KMI en ozon

Het KMI heeft een zeer lange geschiedenis in ozononderzoek. Reeds in 1969 werd er beslist om op operationele basis, 3 keer per week, ozonpeilingen met de hulp van weerballonnen uit te voeren. Deze metingen leveren de verticale verdeling van de ozonconcentraties tot op een hoogte van 30 à 35 km op. Deze quasi ononderbroken tijdreeks van ozonpeilingen is, met zijn hoge frequentie en zijn tijdsspanne van bijna 50 jaar, redelijk uniek in de wereld en Ukkel vormt dan ook samen met Hohenpeissenberg (Duitsland) en Payerne (Zwitserland) de “grote drie”. In 1971, kwam daar nog een instrument bij dat de totale ozonhoeveelheid in de atmosfeer meet. Een soortgelijk instrument is sinds enkele jaren ook actief tijdens de maanden december-januari-februari op de Belgische poolbasis Prinses Elisabeth. Het KMI is ook betrokken bij de validatie van satellietwaarnemingen van ozon door de operationele weersatellieten (zie http://acsaf.org/ en http://www.esa-ozone-cci.org/).

 

Evolutie van de dikte van de ozonlaag in Ukkel. De afname van de ozonlaag gedurende de periode 1980-1997 is aangegeven in het rood, de toename in 1997-2016 in het groen. Grote vulkaanuitbarstingen (bijvoorbeeld de Pinatubo op de Filipijnen in juni 1991) zorgen voor een tijdelijke daling in de totale ozonhoeveelheden.

Meer info over het ozononderzoek op het KMI is te vinden op deze pagina’s

Naar een video van de evolutie van de ozonlaag boven Antarctica

Educatieve website over ozon