Vad är ett ozonhål?

Sedan 1980-talet har det talats om ozonhål. Är det ett regelrätt hål eller vad är ett ozonhål? Hur och var uppkommer det? Finns det ett ozonhål över Sverige?

Varför uppkommer ett ozonhål över Antarktis och inte någon annanstans?

En självklar faktor är att det finns ämnen som kemiskt kan bryta ner ozonet, till exempel oxider av klor, brom, kväve. På grund av mänsklig aktivitet har atmosfärens halter av dessa ökat.

Exempel på källor till ozonnedbrytande ämnen är flygtrafik på hög höjd och användning av CFC (klor-fluor-karboner i Sverige ofta kända som freoner) och HCFC (mjuka freoner). Eftersom källorna vanligen befinner sig nära jordytan så tar det ett tag (månader till år) för dessa ämnen att nå ozonskiktshöjd. När det sker är de så väl omblandade att koncentrationerna är ungefär desamma över hela jorden.

Men detta är inte tillräckligt, utan dessutom krävs att ett par andra faktorer är uppfyllda.

Låga temperaturer - PSC

Under vintern råder polarnatt över Antarktis och även i Arktis. Då uppkommer en polär virvel (eng. polar vortex) genom en kombination av luftens rörelser (dynamiken) och avkylning genom utstrålning mot rymden. Dess storlek (max/min) över ett år kan följas i den schematiska figuren nedan, röda linjer.

Virveln skiljer effektivt luften innanför från den utanför. Inuti virveln över Antarktis kan temperaturen sjunka under -90° över stora områden under vintern. Om temperaturen går under ca -75°  finns det förutsättningar för att polarstratosfäriska moln (PSC) skall uppstå. De blå linjerna i figuren visar ungefärligt hur stort detta område kan vara.
 
Dessa PSC-moln är en förutsättning för att snabb ozonnedbrytning kan äga rum. PSC ligger mycket högre upp (cirka 20 km) än vanliga moln (0-10 km). Förutom lite vatten eller is består de av svaveldioxid eller väteklorid. De är mycket vackra och benämns även pärlemormoln.

Solstrålning

Nästa förutsättning är att solen aktiverar de kemiska reaktioner som bryter ner ozonet. Detta inträffar först när solen går upp efter den långa polarnatten. Det räcker inte bara med att solen lyser på molnen/atmosfären utan det krävs en viss styrka. Rättare sagt krävs att strålning med tillräckligt kort våglängd når ner till ozonskiktet. Detta inträffar när solen når cirka 10 graders höjd, vilket inte sker förrän i augusti över Antarktis, grön linje i figuren visar arean inom södra polcirkeln. Då aktiveras de fotokemiska processerna och vi får en mycket snabb nedbrytning. Arean över vilken solen når dessa höjder ökar snabbt under augusti.

Area ozonhål
Förenklad bild av den maximala och minimala arean under året av den polära virveln (röda linjer) över Antarktis. Motsvarande max och min area för området med temperaturer som gynnar PSC (blåa linjer). Den gula linjen visar hur stor area inom södra polcirkeln där solen är uppe. Grön linje visar motsvarande area med en middagssolhöjd på minst 10 grader.
Förstora Bild

Samtidigt börjar atmosfären att värmas upp av solstrålningen. Därmed minskar arean där de polarstratosfäriska molnen finns. I september eller oktober har förutsättningen för PSCna försvunnit.

Emellertid finns den polära virveln fortfarande kvar. Därmed kan inte den ozonfattiga luften blandas med omgivande ozonrikare luft. När virvel till slut bryts ner sker en utspädning av ozonet i omkring liggande områden. Detta kan exempelvis medföra att ozonskiktet över Nya Zealand eller sydligaste Sydamerika tunnas ut tillfälligt.
 

Samverkande faktorer

Tre samverkande faktorer krävs alltså för att ett ozonhål ska bildas

- ozonnedbrytande ämnen
- låga temperaturer - PSC
- solstrålning

Ozonnedbrytande ämnen och solstrålning finns i större delen av stratosfären. Däremot finns inte PSCna överallt. De är ju en följd av de låga temperaturerna och dessa i sin tur är beroende av att en polär virvel finns under en längre tid.

Blotta existensen av solstrålning kommer att motverka uppkomsten av låga temperaturer. Man kan därför säga att det är svårt att i längden upprätthålla alla faktorerna samtidigt.

Emellertid kan de polarstratosfäriska molnen ersättas av andra partiklar. Detta kan ske vid mycket explosiva vulkanutbrott. Efter utbrotten av El Chichon 1982 och Pinatubo 1991 fylldes stratosfären med vulkaniska partiklar. De spreds över hela jorden på ungefär ett halvår och fanns kvar i avsevärda mängder i två år. Därefter avklingade halterna succesivt. Effekten på ozonskiktet var klart synbar.

Till sist ett ozonhål är inget hål i egentlig mening utan en mycket kraftig förtunning av ozonskiktet som är följden av de speciella förhållanden som råder över Antarktis under dess vår.

Ozonhål över Sverige?

Ozonnedbrytande ämnen finns i atmosfären spridda över hela jorden. Denna faktor saknas alltså inte över till exempel Sverige. Under vintern, och ibland även under våren, finns det även en polär virvel över Arktis. Om den polära virveln bryts ner tidigt vilket ofta sker kring årsskiftet i Arktis hinner inte solen tillräckligt högt upp för att den fotokemiska nerbrytningen skall hinna ta fart.

Dessutom hinner ofta inte temperaturen sjunka tillräckligt för att de polarstratosfäriska molnen skall hinna bildas i någon större omfattning.

Om virveln över Arktis består fram till slutet av februari eller längre än så finns förutsättningar för ett ozonhål. Detta inträffade under våren 2011 vilket gav upphov till en av de kraftigaste ozonnedbrytningarna som observerats över Arktis.

Anledningen till att virveln inte är stabil över Arktis, tillskillnad mot Antarktis, beror på att atmosfärens cirkulation störs av den ojämna fördelningen av hav, kontineter och bergskedjor på den norra hemisfären.

I princip skulle det kunna uppstå ett ozonhål som skulle kunna påverka Sverige varje år, men alla de ovan nämnda förutsättningarna är sällan uppfyllda samtidigt.