Ozonskiktet ... 
  Allmän information 
 
Bakgrund
Gamla nyheter
Ozonhål
Framtiden
Vad innebär ett förtunnat ozonskikt ?
Frågor och svar om ozon
Ozondata från Vindeln och Norrköping 

 

Bakgrund

Huvuddelen av atmosfärens ozon befinner sig högt upp (10-50 km) och kallas ofta för ozonskiktet. Om man samlar allt ozon från atmosfärens yttre gräns ned till jordytan till ett skikt av ren ozongas, vid det tryck och den temperatur som normalt råder där, så blir tjockleken 2-5 mm. Denna totala mängd av ozon benämns totalozon och anges i enheten DU (Dobson Unit). 

I genomsnitt över året är totalozonet omkring 350 DU över Sverige vilket motsvarar tjockleken 3,5 mm. Globalt sett är ozonskiktet tunnare nära ekvatorn (cirka 250 DU) och tjockare mot högre breddgrader (300-400 DU). Numera har det årligen återkommande ozonhålet medfört att ozonskiktet (årsmedelvärdet) över Antarktis är något tunnare än över ekvatorsregionen.

Årsvariationen liksom dygnsvariationen är liten vid ekvatorn men betydande på höga breddgrader, framförallt beroende på transporter av luft med olika ozoninnehåll. Ozonskiktet över Skandinavien är som tjockast under våren ca. 400 DU. Det blir allt tunnare under sommaren och når ett minimum under hösten ca 280 DU. 

Över Skandinavien är det mycket vanligt med 10 till 20-procentiga upp eller nedgångar från ett dygn till ett annat. Månadsvärden kan därför variera ±(5-10)% kring ett långtidsgenomsnitt utan att det är onormalt. Störst är variationen under vintern och våren.

Här visas det instrumentet som används för mätning av det stratosfäriska ozonet över Norrköping. Det kan även användas för att mäta UV-strålning. 

Sedan 70-talet har forskare framfört belägg för att människan genom utsläpp av olika ämnen kan påverka ozonskiktet (Nobelpris i kemi 1995), framförallt genom att öka nedbrytnings- hastigheten. Under 80-talet påvisades det så kallade antarktiska ozonhålet som sedan dess blivit ett allmänt begrepp. Hålet (d.v.s förtunningen) som uppträder under våren har inte bara blivit allt djupare utan även allt mer omfattande både i rummet och i den tid det existerar varje år. 

Ozonhål

Varför uppkommer ett ozonhål över Antarktis och inte någon annanstans? 

En självklar faktor är att det finns ämnen som kemiskt kan bryta ner ozonet, tex. oxider av klor, brom, kväve. På grund av mänsklig aktivitet har atmosfärens halter av dessa ökat. Exempel på källor är flygtrafik på hög höjd och användning av CFC (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. 

Under vintern råder polarnatten över Antarktis. Då uppkommer en polär virvel (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 figuren nedan, röda linjer. Virveln skiljer effektivt luften innanför från den utanför. Inuti virveln kan temperaturen sjunka under -90 grader celsius över stora områden under vintern. Om temperaturen går under ca -75 grader finns förutsättningar för att ett polarstratosfäriska moln (PSC) skall uppstå, blåa linjer i figuren visar arean. Dessa moln är en förutsättning för att snabb ozonnedbrytning skall äga rum. PSC ligger mycket högre upp (ca.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. 

Nästa förutsättning är att solen aktiverar de kemiska reaktioner som bryter ner ozonet. Detta inträffar 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.


Förenklad bild av Max och min arean av den polära virveln (röda linjer) under året över Antarktis. Motsvarande max och min area för område 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.

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.

Tre samverkande faktorer krävs för ett ozonhål

  • 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.
 

Framtiden för ozonskiktet 

Tillförseln av klorföreningar, av mänskligt ursprung, till stratosfären kommer att fortsätta länge, trots de restriktioner och förbud som införts idag, på grund av vissa föreningars långa livstid. Därmed kvarstår den mänskilga påverkan på ozonskiktet. Den förstärkande nedbrytningseffekten av Pinatubos utbrott (1991) försvann efter några år och de kemiska nedbrytningsprocesserna verkade därefter betydligt långsammare. Emellertid kommer den genomsnittliga ozonmängden i atmosfären att sakta minska så länge som ökningen av de ozonnedbrytande gaserna kvarstår. Ett exakt år när vändningen sker är svårt att fixera. Naturliga variationer och regionala skillnader kommer att delvis maskera förloppet. Men genom att studera mätningar från flera platser och under flera år kan trenden klarläggas. Modellberäkningar pekar på någonstans mellan år 2000 och 2010. Den återhämtning som förväntas kan inte signifikant observeras förrän efter många år på grund av ozonskiktets stora naturliga variation samt den långsamma takten i återhämtningen.

Atmosfärens halt av klor, på ozonskiktsnivå, förväntas nå sitt maximum omkring år 2000 under förutsättning att avvecklingen av ozonnedbrytande ämnen genomförs. Därefter sker en långsam minskning och först i slutet av nästa århundrade väntas halten av de ozonnedbrytande ämnena vara nere på de nivåer som rådde före 1970. Ozonförtunningen förväntas alltså vara som mest omfattande strax efter sekelskiftet med ett årligt genomsnittligt underskott på -5% och under våren -10% på våra breddgrader. Dessa siffror är baserade på antagandet att avvecklingen av ozonförstörande ämnen följs. Förutom att modellberäkningarna innehåller vissa osäkerheter så är de dessutom genomsnittsvärden. Därför kan regionala variationer förväntas både uppåt och nedåt liksom även vissa år kan avvika från genomsnittet.

Det finns en oroande koppling till växthuseffekten. Samtidigt som växthuseffekten förväntas ge en uppvärmning av atmosfären nära jordytan orsakar den en avkylning i stratosfären (ozonskiktsnivå). Vid tillräckligt låga temperaturer kan ozonnedbrytningen accelereras och ozonhålsliknande förhållanden kan uppstå. Tendenser till detta observerades under vintern 1999/2000. Det finns alltså mycket viktiga skäl till att avvecklingen av de ozonförstörande ämnena genomförs fullt ut.

SMHI's mätningar av det stratosfäriska ozonet finansieras av  Naturvårdverket, som kan lämna ytterligare upplysningar om avvecklingsplaner m.m. Avtalstexter och information om de internationella överenskommelserna Wienkonventionen, Montrealprotokollet o.s.v finns bland annat under följande sajter UNEP  och  UNEPs ozonsekretariat .
 

Vad innebär ett förtunnat ozonskikt ?

Ett tunnare ozonskikt medför att mer UV-strålning kommer ner till jordytan. För mycket UV- strålning är skadligt för allt levande. Det är inte bara ozonskiktets tjocklek, utan framförallt solens höjd över horisonten, som har betydelse för den mängd UV-strålning, som kan ta sig igenom atmosfären.

Exempelvis blev UV-strålningen under februari 1993 rekordhög då ozonskiktet var i genomsnitt 20% tunnare än normalt. Emellertid motsvarar UV-strålningen för hela februari 1993 endast summan av UV-strålningen för två genomsnittliga sommardagar. Därför kommer UV-strålningen under vintern att vara relativt sett låg även om ozonskiktet är mycket tunnt.

I Sverige betyder alltså årstiden och tiden på dagen mer än variationer i tjockleken av ozonskiktet. En minskning av tjockleken är därför mest oroande om den sker under sommarhalvåret eller på lägre breddgrader. Effekten blir en i genomsnitt ökad UV- strålning som människan i och för sig kan undvika, men inte naturen i övrigt.

Det är först i slutet av mars och början av april månad som UV-strålningen vid ett avsevärt förtunnat ozonskikt, 200-250 DU (normalt ca 400 DU), och med snötäckt mark kan nå de värden vi normalt har under sommaren, dvs 4-6 i norra Sverige och 4-7 i södra Sverige. (Om vi uttrycker UV-strålningen i form av ett så kallat UV-index).

Där UV-index = 0 motsvarar ingen UV-strålning. På sommaren i Sverige har vi ett UV-index omkring 5-7 mitt på dagen en solig dag. I månads- skiftet mars-april är normalt UV-indexet i södra Sverige omkring 2-4 en solig dag och avtar till 1-3 längst i norr. Ytterligare en jämförelse är att medelhavsområdet i månadskiftet mars-april har ett UV-index på 6-7.
 

 

SMHIs mätningar av totalozon finansieras av Naturvårdsverkets miljöövervakning.
Uppdaterad 2002-11-13