Ozonlaag

Ozon is aanwezig in de atmosfeer van bij de grond tot een hoogte van meer dan 50 km. De grootste ozonconcentratie bevindt zich in het gedeelte van de atmosfeer dat we de stratosfeer noemen. De zone met de meeste ozon is de ozonlaag, tussen de 15 en de 30 km boven het aardoppervlak. De ozonlaag is belangrijk omdat ze een groot deel van de schadelijke uv-straling van de zon tegenhoudt.

 

Hoe varieert de ozonlaag met de hoogte?

Ozon is niet gelijkmatig verdeeld in de atmosfeer. Met name de verticale verdeling is zeer variabel. Het is belangrijk deze te bestuderen en te begrijpen. Waarnemingen van de verticale verdeling van ozon kunnen met verschillende technieken uitgevoerd worden, waarvan ballonpeilingen de meest gebruikte is. In de troposfeer (tot ongeveer 10 km hoogte) is de concentratie van ozonmoleculen zeer laag, behalve in sommige ozonepisodes in de zomer, wanneer ozonsmog gevormd wordt door polluenten.

Boven de tropopauze neemt de ozonconcentratie plots zeer scherp toe en bereikt een maximum in het midden van de stratosfeer op ongeveer 25 km hoogte. Onderstaande figuur toont een voorbeeld van een ozonpeiling uitgevoerd in Ukkel door het KMI.

 

Resultaat van een ozonpeiling. De purpere lijn toont de verticale verdeling van ozon. Tijdens de peiling wordt ook de luchttemperatuur (rood), de relatieve vochtigheid (groen), de windrichting (turkoois) en de windsnelheid (blauw) geregistreerd.

Zijn de ozonconcentraties altijd en overal hetzelfde?

Zoals eerder vermeld, hangt de hoeveelheid ozon af van de hoogte. Daarnaast varieert de hoeveelheid ozon ook in de tijd en met de locatie. Deze schommelingen kunnen een natuurlijke of antropogene oorsprong hebben. Om deze schommelingen te bestuderen, gebruiken we vaak het begrip ‘dikte van de ozonlaag’. De dikte van de ozonlaag (of de totale (kolom)hoeveelheid ozon) wordt gemeten met specifiek hiervoor ontworpen instrumenten (spectrofotometers) en wordt uitgedrukt in Dobson-eenheden (DU). De Dobson-eenheid is een laag met een dikte van 0.01 mm puur ozongas bij een temperatuur van 0°C en een druk van 1 atmosfeer (1013.25hPa). Als we al de ozon boven onze streken zouden samenpersen tot 1 atmosfeer bij 0°C, zou de ozonlaag ongeveer 3 mm dik zijn.

 

Hoe varieert de ozonlaag in de tijd?

De dikte van de ozonlaag varieert op verschillende tijdschalen. De figuur hieronder toont metingen van de ozonlaag, uitgevoerd in Ukkel door het KMI.

 

Variatie van de ozonlaag waargenomen te Ukkel. De rode lijnen vertegenwoordigen de dagelijkse waarden in 2015 (tot op heden, april 2015) en de groene lijnen vertegenwoordigen de dagelijkse waarden in 2014. De zwarte lijn geeft de gemiddelde jaarlijkse cyclus weer. 95% van de waarnemingen liggen binnen de grijze band.

Op de figuur is te zien dat de dikte van de ozonlaag meer dan 20% kan veranderen op één dag. Deze variabiliteit is het grootste in de winter en de lente.
Op een iets grotere tijdsschaal zien we dat de dikte van de ozonlaag varieert met de seizoenen: gemiddeld is de ozonlaag het dikst in maart en april, en het dunst in oktober en november. Deze verschillen worden veroorzaakt door de verschillen in de algemene luchtcirculatie in de stratosfeer.
Op nog langere termijn varieert de ozonlaag onder andere als reactie op grote vulkaanuitbarstingen, grootschalige variaties in luchtstromingen en effecten van chemische stoffen in de atmosfeer. Dit is een thema van wetenschappelijk onderzoek. Meer informatie hierover is te vinden op de website van de cel ozon-uv-aerosolen van het KMI.

 

Hoe is de ozonlaag verdeeld over de aarde?

De dikte van de ozonlaag varieert ook met de plaats op aarde. Gemiddeld is de ozonlaag dikker op grotere breedtegraden dan bij lagere breedtegraden. Zo is de ozonconcentratie in de stratosfeer groter boven Noord Europa, Canada en Siberië dan boven de evenaar. Een uitzondering vormt wel het ozongat boven Antarctica.
Hieronder wordt een globaal beeld gegeven van de ozonlaag: de kleuren staan voor de dikte van de ozonlaag. De blauwe kleuren duiden op gebieden met een dunne ozonlaag, terwijl rood en purper een dikkere ozonlaag voorstellen. Het is duidelijk dat de ozonlaag dunner is bij de evenaar dan aan de Noordpool.

 

Globaal beeld van de dikte van de ozonlaag, bekomen door assimilatie van verschillende databronnen in een chemisch transportmodel van de atmosfeer.