Satelliet als oppasser van de ozonlaag

Ozon en weer zijn onlosmakelijk met elkaar verbonden. Een hogedrukgebied gaat gepaard met weinig ozon, depressies juist met veel. Onder invloed van het weer kan de hoeveelheid ozon op één plaats schommelingen vertonen van 20 procent per dag.

„De nieuwe, snelle berekening maakt het mogelijk het weer nauwkeuriger te voorspellen”, zegt Ronald van der A, ozononderzoeker van het KNMI in De Bilt. „Het KNMI levert de gegevens aan het European Centre for Medium-Range Weather Forecasts in Engeland, dat de informatie gebruikt voor de weersvoorspelling van heel Europa. Daarnaast kunnen we ook meer zeggen over de invloed van milieuvervuiling en de zonkracht op lange termijn. Dat is een maat voor de snelheid waarmee de huid in de zon verbrandt. We bepalen de zonkracht voor de hele wereld, handig voor vakantiegangers.”

Weerkundigen werken vaak met ozonkolommen: de hoeveelheid ozon die op één plaats voorkomt, gerekend vanaf de grond tot hoog in de atmosfeer. Sinds kort zijn deze kolommen wereldwijd voor vijf dagen te voorspellen. Bovendien hebben meteorologen via satellietmetingen nu beschikking over ozonprofielen, waar ook ter wereld. Van der A: „Zo'n ozonprofiel geeft de verdeling van het gas binnen deze kolom weer. We weten dus precies hoeveel ozon er op welke hoogte zit. Met die informatie kunnen we beter begrijpen waarom en hoe de ozonkolom verandert.”

Ballonnen
Meteorologen verrichten al vanaf het begin van de twintigste eeuw metingen aan de ozonlaag. Eerst alleen vanaf de grond, later komen daar ballonnen en satellieten aan te pas. Een van die satellieten is de ERS-2 van de Europese Ruimtevaartorganisatie ESA, die sinds 1995 iedere negentig minuten om de aarde cirkelt. De satelliet bevat behalve instrumenten die het aardoppervlak bestuderen ook een ozonmeter; de GOME, wat staat voor Global Ozone Monitoring Experiment. Het apparaat meet continu de hoeveelheid zonlicht die vanaf het aardoppervlak weerkaatst richting satelliet, en rafelt het licht uiteen in de verschillende golflengten.

Een deel van het weerkaatste licht bestaat uit ultraviolette straling. Ozon in de dampkring houdt dat uv-licht tegen. Door de weerkaatste ultraviolette straling te vergelijken met de hoeveelheid straling die de satelliet rechtstreeks van de zon ontvangt, is het mogelijk te berekenen hoeveel de atmosfeer wegfiltert. Dat is weer een maat voor het ozongehalte op de plaats waar de satelliet zich bevindt.

„Iedere twaalf seconden seint ERS-2 nieuwe meetwaarden naar de aarde”, zegt Van der A. „De eerste jaren was het niet mogelijk in diezelfde twaalf seconden de gegevens om te rekenen naar een ozonprofiel. Toen duurde zo'n berekening al gauw veertig minuten. Nu is dat wel mogelijk. Het duurt drie uur voordat ESA de gegevens naar het KNMI heeft doorgeseind. Wij kunnen vanuit die gegevens direct bepalen hoe de ozonverdeling er wereldwijd uitziet.”

Het GOME-instrument heeft zijn langste tijd gehad. In juli schiet ESA zijn opvolger de ruimte in, Sciamachy, die stukje bij beetje GOME vervangt.

Aanvullen
Metingen vanaf de grond blijven nodig, legt Van der A uit. „Je kunt het zien als een ijking, om de gegevens van de satelliet te toetsen. Daarbij komt dat de metingen elkaar aanvullen. De ozonverdeling in de atmosfeer dicht bij de grond is met satellieten moeilijker te bepalen. Met een ballon is juist weer heel goed te meten hoe hoog de ozonlaag precies zit.”

De 45 minuten dat de satelliet zich in de schaduw van de aarde bevindt, valt er voor GOME niets te meten. Met Lidar-apparatuur is dat wel mogelijk. „Dat instrument stuurt met een soort laser een lichtbundel omhoog en meet vervolgens hoeveel licht wordt weerkaatst. Het onderzoek kan dag en nacht doorgaan. Lidar meet tot een hoogte van 50 kilometer. Ballonnen komen niet verder dan 30 kilometer en missen zo precies het laatste deel van de ozonlaag.”

Milieuvervuiling
De ozonlaag bevindt zich op een hoogte van 10 tot 40 kilometer en wisselt voortdurend van dikte. Tal van factoren beïnvloeden de samenstelling, zoals het weer, de zon, vulkanen –die tijdens een uitbarsting grote hoeveelheden stof hoog de lucht in blazen– en het seizoen.

Sinds het midden van de jaren zeventig neemt het ozongehalte wereldwijd gemiddeld met 1,5 Dobson-eenheden per jaar af, voornamelijk in de winter en het vroege voorjaar. De Dobson-eenheid is een manier om de hoeveelheid ozon uit te drukken; als alle ozon uit de atmosfeer omlaag zou zakken tot een laag die uit puur ozon bestaat, is die laag 3 millimeter dik. Meteorologen spreken dan van een laag van 300 Dobson-eenheden.

Wetenschappers wijzen milieuvervuiling aan als boosdoener voor de ozonafname. Het gebruik van cfk's als koelvloeistof of drijfgas voor spuitbussen is weliswaar verboden, maar omdat de stoffen lang in de atmosfeer blijven circuleren, is de verwachting dat de ozonafbraak nog tientallen jaren zal doorgaan.

Op dit moment is er niets mis met de ozonverdeling boven Nederland, aldus Van der A. „In het voorjaar is het altijd wisselvallig, maar omdat de zon laag staat en de straling dus een grote weg aflegt door de atmosfeer, brengt de uv-straling op dit moment geen risico met zich mee.”