OZON in de stratosfeer MAQ11306, Maarten Krol

De Toekomst Verhaal is: we weten nu al vrij zeker dat over 5 miljard jaar de zon stopt te betsaan. Dit betekent dat het leven op aarde ten einde komt.. Dat is in principe slecht nieuws…uitdaging tegen die tijd!

De nabije toekomst AndromodaNevel: aarde komt in botsing over 3 milj. Jaar. Ook dit zal desastreusze gevolgen hebben voor de aarde… Waarom vertel ik dit? Wetenschappers moeten “de boel” in de gaten houden en alarm slaan in geval van nood…. Aardbevingen, meterorieten, maar ook broeikaseffect + andere gevaren voor onze planeet & gezondheid. Het gat in de ozonelaag

Impressie Botsing met Melkweg

Onderwerpen Wat is de ozonlaag? De gezonde ozonlaag Het gat in de ozonlaag Verklaring gat ozonlaag Effecten van een (te) dunne ozonlaag Maatregelen

Geschiedenis

Eenheid Dobson unit Vertikaal geïntegreerde hoeveelheid ozon in de atmosfeer. Wordt uitgedrukt in termen van de dikte van het ozon bij normale temperatuur en druk (STP, 0ºC, 1013.25mb). Normale hoeveelheid ca. 300-400 DU

Goed en Slecht ozon

Temperatuurprofiel atmosfeer Temperatuur in de stratosfeer stijgt met hoogte door absorptie van UV-straling Temperatuur minimum op ca. 10 - 17 km Temperatuur in de troposfeer daalt met hoogte door adiabatische expansie.

http://www.ens-lyon.fr/Planet-Terre/Infosciences/Climats/Structure-atm/Structure/structatm.html http://www.foolquest.com/sol_pix/Stratosphere.jpg

Seizoensvariatie ozonlaag Maxima in (lokale) lente. Minima in tropen en op de zuidpool.

transport

Brewer Dobson Circulatie

Mechanisme ozonvorming

O k1 k3 k4 k2 O3

Chapman mechanism explains shape of the ozone layer; Amount of ozone is overestimated. cm-3

HOx (OH + HO2) katalytische cyclus Initiatie: O(1D) + H2O 2OH Propagatie: OH + O3 HO2 + O2 HO2 + O3 OH + 2O2 (net: 2O3 3O2) Terminatie: OH + HO2 H2O + O2

NOx (NO + NO2) katalytische cyclus Initiatie: O(1D) + N2O 2NO Propagatie: NO + O3 NO2 + O2 NO2 + O NO + O2 (net O + O3 2O2) Terminatie: NO2 + OH HNO3 NO2 + O3 NO3 NO3 + NO2 N2O5 N2O5 (op aerosol) HNO3

Keten-lengte Aantal cycli waarin ozon wordt afgebroken (propagatie), voordat de katalysator (b.v. NOx) wordt vernietigd (terminatie) Hoge stratosfeer : 105 Lage stratosfeer : 10

ClOx (Cl + ClO) katalytische cyclus Initiatie: CF2Cl2 + hv CF2Cl + Cl Propagatie: Cl + O3 ClO + O2 ClO + O Cl + O2 (net O + O3 2O2) Terminatie: Cl + CH4 CH3 + HCl ClO + NO2 ClNO3

Status 1985 Chapman HOx, NOx, ClOx cycles Molina + Rowland: waarschuwen voor gebruik CFCs Gebaseerd of gasfase reacties Maar toen ….. ………………werd het gat in de ozonlaag ontdekt

Het gat in de ozonlaag

Situatie 2016 (www.wmo.int)

In vergelijking:

Depleted (October 1992/1993) afbraakgebied Normal (august 1993)

Sterke correlatie met CFC-emissies

CFCs worden bovenin de atmosfeer afgebroken

Chloor in de stratosfeer is voor het grootste deel van menselijk handelen

Metingen van O3 and ClO op 16 September 1987 tijdens het Airborne Antarctic Ozone Experiment (AAOE)

ClO concentratie is hoog… Antarcticshe Atmosfeer in de winter Ge-isoleerd en koud (<200K) IJsachtige wolken genaamd “polar stratospheric clouds” (PSC) worden gevormd

A Polar Stratospheric Cloud (PSC)

Rol PSCs NAT : (HNO3.3H2O) Reaktie-oppervlak: ClNO3 + HCl (op PSC) HNO3 + Cl2 Bij zonsopkomst (in de lente) Cl2 + hv Cl + Cl Gevolgd door snelle ozon afbraak

de zuidpool is kouder dan de noordpool in de (lokale) winter

Denitrifikatie + Chloride activatie

De-nitrifikatie Zonsopkomst: Cl2  Cl + Cl PSC zijn verdampt, maar er is geen HNO3 meer aanwezig Dus HNO3 + hv NO2 + OH gevolgd door NO2 + ClO  ClNO3 vindt niet plaats Terminatie van de katalytische afbraak cyclus is vertraagd

Buiten de Antarctische vortex? PSCs komen soms voor op Noordelijke breedtegraden De stratsosfeer wordt kouder door toename broeikasgassen! Dit zou kunnen leiden tot PSCs en…. ¿ Ontwikkeling van een ozongat boven de Noordpool?

Eruptie Pinatubo …. Gevolgd door een toename van ozonafbraak

Increase in yearly ultraviolet radiation

Huidkanker door UV-straling

Conclusies Cl-gassen breken stratosferisch ozon af: In ClOx catalytic cycles (gasfase) In de “Antarctic Vortex” geholpen door PSCs In de lage stratosfeer op onze breedtegraad geholpen door aerosolen (b.v. van vulkanen) Montreal + amandementen hebben geleid tot reductie Cl-uitstoot

When will the ozone hole be repaired?