Denne illustrasjonen viser det området i stratosfæren der ozon utgjør maksimalt 0,5 ppm (parts per million) 19. september 2014, da normalsituasjonen er 2-8 ppm. Med satellitter kan man følge endringen av dette området i takt med at ozonhullet vokser om våren på den sørlige halvkulen. 
Denne illustrasjonen viser det området i stratosfæren der ozon utgjør maksimalt 0,5 ppm (parts per million) 19. september 2014, da normalsituasjonen er 2-8 ppm. Med satellitter kan man følge endringen av dette området i takt med at ozonhullet vokser om våren på den sørlige halvkulen.  (Illustrasjon: Nasa, Jet Propulsion Lab)

Ozonhullet

Ozonhullet er sakte, men sikkert, i ferd med å lukke seg

Konsentrasjonen av klor over Antarktis er synkende, og har sammenheng med mindre nedbrytning av ozon. Men ukontrollerte gasser er en ukjent faktor.

  • Klima

I løpet av de siste årene har det gått fram og tilbake for ozonhullet over Antarktis. Hullet er det mest synlige eksempelet på den skadelige virkningen som KFK-gasser har på ozonlaget, som beskytter jorden mot skadelig ultrafiolett stråling.

Årsaken er at hullets størrelse er bestemt av et komplisert samspill mellom en rekke naturlige forhold i stratosfæren og de ødeleggende gassene med svært lang levetid, som ble sluppet ut i mange år, inntil det ble innført et forbud i 1989.

Men det går riktig vei. Det viser ikke bare den generelle trenden for ozonhullets størrelse, men også den første direkte målingen av mengden klor over Antarktis, og som er katalysator for nedbrytningen av ozon (O3) til vanlige oksygenmolekyler (O2).

Fallende nivå av uorganisk klor

I en artikkel i Geophysical Research Letters forteller amerikanerne Susan Strahan fra Universities Space Research Association og Anne Douglas fra Nasa Goddard Space Flight Center, at innholdet av uorganisk klor faller med 0,8 prosent årlig, og dette fallet er fullstendig korrelert med trenden for størrelsen til ozonhullet.

De to forskerne baserer konklusjonen sin på data fra perioden 2004-2016, samlet opp med Microwave Limb Sounder på Nasas Aura-satellitt.

For utenforstående er kanskje det mest overraskende at dette er den første direkte målingen av konsentra­sjonen av klor i ozonhullet.

Aura ble skutt opp 15. juli 2004, og forventes å være i drift minst til 2022 – kanskje enda lenger. Satellitten veier 1765 kg, måler 6,9 m i lengden og er utstyrt med ett enkelt solcellepanel på 15 meter. Aura befinner seg i et polært kretsløp sammen med fem andre satellitter som følger hverandre tett i en høyde på 710 km over Jorden. Alle satellittene passerer ekvator omkring kl. 13:30 lokal tid med mellomrom på sekunder til få minutter. Av samme grunn kalles kretsløpet for A-toget (A for afternoon).  Illustrasjon: Nasa

At det ikke tidligere har foreligget slike data, skyldes at det er helt umulig med dagens satellitter å måle konsentrasjonen av klorforbindelser som er aktive i den perioden nedbrytningen av ozon foregår.

Nedbrytningen skjer når vårsola skinner over Antarktis i slutten av september, slik at den kan slå kloratomer fri fra gassene, samt når kraftige vinder isolerer lufta over det sentrale Antarktis fra atmosfæren rundt den.

Derfor har Strahan og Douglas måttet benytte en sinnrik teknikk for å bestemme klorinnholdet ut fra de dataene som det var mulig å skaffe.

Klorinnholdet målt via omveier

Nøkkelen til dette er at når det ikke er mer ozon å bryte ned, reagerer den frie kloren med metan og danner saltsyre (HCl), som dermed blir et mål for den totale mengden av uorganisk klor.

Denne prosessen oppstår vanligvis i løpet av oktober, og konsentrasjonen av HCl kan måles med Microwave Limb Sounder.

Klorkonsentrasjonen på retur. Illustrasjon: MI Grafik / LGJ

I tillegg sammenligner de to forskerne målingene av HCl med målinger av dinitrogenoksid (N2O, lystgass), siden de to forbindelsene oppfører seg noenlunde likt i stratosfæren. Hvis det over tid detekteres stadig mindre HCl i forhold til N2O, er det en sikker indikasjon på at klorkonsentrasjonen er på vei ned.

Trusselen

Alt indikerer derfor at ozonhullet langsomt, men sikkert er i ferd med å lukkes – men de lange levetidene for KFK-gasser innebærer at de nok i et visst omfang vil være med oss i de neste 50 årene, eller kanskje lenger.

Det nøyaktige tidspunktet for når hullet forsvinner er også påvirket av at andre forbindelser enn de som er inkludert i forbudet i Montreal-protokollen, har betydning.

I en artikkel i Science i desember påpekte Susan Strahan, sammen med to andre forskere, at utslipp av stoffer som diklormetan (CH2Cl2), tetraklorkarbon (CCl4) og bromforbindelser som ikke er inkludert i Montreal-protokollen, kan forsinke lukkingen av ozonhullet med omkring 10 år.

I tillegg kan klimaendringer føre til stigende naturlige utslipp av jod, som kan forlenge ozonhullets levetid inn i neste århundre.

Historien om en suksess

Microwave Limb Sounder

Målingene av klor i stratosfæren blir gjenomført med Microwave Limb Sounder (MLS) som er montert på Nasas Aura-satellitt. MLS er et radiometer som passivt måler den termiske mikrobølgestrålingen. Limb betyder her «kant» og betegner at MLS måler forholdene i den øvre delen av jordens atmosfære.

Målingene foregår i fem brede bånd med senterfrekvenser mellom 118 og 640 GHz, samt et enkelt frekvensbånd omkring 2,5 THz. Med den 640 GHz-mottakeren sin kan MLS blant annet fange opp en absorpsjonslinje ved 625 GHz for saltsyre (HCl).

I den nye analysen kombineres dette med målinger av N2O (dinitrogenoksid/lystgass) ved 190 GHz og O3 (ozon) ved 240 GHz. Dermed kan man bestemme de betingelsene der HCl inneholder nærmere på 100 prosent av den totale mengden uorganisk klor i den nedre delen av stratosfæren.

Den største nedbrytningen av ozon skjer i den nedre delen av stratosfæren, og forholdene er mer kompliserte enn i den øvre delen.

Målingene gjennomføres kontinuerlig – dag og natt – i et intervall på 25 sekunder.

Til tross for denne usikkerheten, er historien om ozonhullet en suksess.

Den første observasjonen av hullet ble rapportert av tre forskere fra British Antarctic Survey i en vitenskapelig artikkel i Nature i mai 1985.

Her beskrev de at den atmosfæriske konsentrasjonen av ozon om våren var 40 prosent mindre enn den gjennomsnittlige verdien i de forrige tiårene.

Det kom som litt av et sjokk, selv om forskere allerede på 1970-tallet hadde gjort beregninger som viste at KFK-gasser ville kunne bryte ned ozonlaget. Antakelsen hadde nemlig inntil da vært at nedbrytningen i midten av 1980-tallet fremdeles ville være knapt målbar.

Noen få måneder tidligere var Wiener­konvensjonen om beskyttelse av ozonlaget blitt gjort ferdig på oppfordring fra FNs miljøprogram, UNEP. Med den underliggende kunnskapen i begynnelsen av 1985, beskrev konvensjonen bare at avtalens partnere skulle overvåke tilstanden til ozonlaget og forske på de prosessene som bryter det ned.

Data tilbake fra 1978

De britiske forskerne hadde målt ozonlaget ved forskningsstasjonen ved Halley Bay på kanten av Antarktis med et såkalt Dobson-spektrofotometer. Det baserer seg på et prinsipp som opprinnelig ble utviklet av Gordon Dobson i 1924, der man bestemmer ozonkonsentrasjonen ut fra forholdet mellom den mottatte UVB-strålingen (280-315 nm) og UVA-strålingen (315-400 nm).

I august 1986 kunne forskere fra NASAs Goddard Space Flight Center følge opp – også i Nature – med satellittmålinger med et såkalt Total Ozone Mapping Spectrometer (Toms).

Disse dataene gikk tilbake til 1978, da Nimbus 7 med Toms ble skutt opp. Men Richard Stolarski, som var hovedforfatter til NASA-artikkelen, har senere forklart at ingen egentlig interesserte seg for dataene fra Toms før artikkelen til de britiske forskerne ble publisert.

Rask handling

Ozonhullet (blått område) har sin største utbredelse i september, når vårsola har kommet fram. Her ses utbredelsen hvert år 25. september. Når størrelsen varierer fra år til år, skyldes det at temperaturen i stratosfæren har stor betydning for prosessene som danner fritt klor ved nedbrytning av CFC og deretter fungerer som katalysator for omdannelse av O₃ (ozon) til O₂ (vanlige oksygenmolekyler).  Illustrasjon: Copernicus-programmet

Siden det allerede var politisk bevissthet om problemet, kunne man raskt begynne å handle. Allerede i september 1987 ble Montreal- protokollen gjort ferdig med et forbud mot og en utfasing av en lang rekke skadelige KFK-gasser.

Når det gikk så raskt, henger nok det sammen med at det allerede var utviklet en rekke brukbare alternativer til KFK, blant annet som følge av at mange land allerede i 1978 forbød KFK som drivgass i spraybokser.

Når det nå er vanskeligere å skape internasjonal enighet om å begrense utslippene av drivhusgasser som CO2, henger det sammen med at alternativene til fossile drivstoffer fremdeles er mindre økonomisk attraktive – selv om utviklingen for tiden går raskt.

Montreal-protokollen trådte i kraft 1. januar 1989, og er i dag tatt i bruk av alle land på jorden. Dette er utvilsomt verdens største internasjonale miljøpolitiske suksesshistorie, og de nye målingene og analysene fra Susan Strahan og Anne Douglas bekrefter at den virker etter hensikten.

Artikkelen ble først publisert på Ing.dk

Kommentarer (13)

Kommentarer (13)