Tordenbyger truer ozonlaget over beboede egne

En netop afsløret kobling mellem klimaforandringer og ozonnedbrydning udtynder ozonlaget over mellembreddegraderne. Dermed risikerer vi forøget UV-stråling over tæt befolkede områder.

Koblinger mellem globale klimaforandringer og nedbrydning af ozonlaget er velkendte. Vi har tidligere set dem manifesteret over tyndt befolkede polarområder; f.eks. med udviklingen af det første arktiske ozonhul i foråret 2011.

Nu har forskere ved det amerikanske Harvard universitetet imidlertid påpeget endnu en kobling mellem klimaforandringer og ozonnedbrydning. Resultaterne er publiceret i tidsskriftet Science Express.

"Denne gang er der tale om en kraftig effekt over mellembreddegraderne og dermed over områder med store befolkningskoncentrationer", fortæller forskningsleder ved Danmarks Klimacenter Niels Larsen.

Tordenbyger som pumper

Harvard-gruppen påpeger i artiklen, at målinger over USA viser, at kraftige tordenbyger (eng. thunder storms) kan pumpe vanddamp højt op i stratosfæren, hvor ozonlaget befinder sig.

"Normalt løfter tordenbyger kun luft op til tropopausen", forklarer Niels Larsen. Tropopausen er grænsen mellem den nederste del af atmosfæren, kaldet troposfæren, og den overliggende stratosfære. Tropopausen ligger i mellem 10 og 15 kilometers højde og er årsagen til, at kraftige tordenskyer flader ud i toppen og danner den såkaldte ambolt (foto nedenfor).

Enorm tordenbyge over Afrika der tydeligt viser den flade top som opstår, når den opstigende luft rammer tropopausen. Jo mere intens bygen er - jo større er risikoen for, at den skyder vandamp helt op i stratosfæren hvor det øger potentialet for ozonnedbrydning. Foto fra den internationale rumstation ISS, NASA.

"De amerikanske målinger viser imidlertid, at de kraftigste tordenbyger faktisk er i stand til at trænge igennem tropopausen - helt op til højder mellem 15 og 20 kilometer. Herved skyder de vanddamp direkte ind i den ellers knastørre stratosfære. Målinger viser, at det øger fugtigheden med op mod 250% - fra normale værdier på omkring 5 parts per million (ppm) til måske mere end 12 ppm".

Vand aktiverer klor

I stratosfæren befinder der sig ultra-fine partikler; kaldet stratosfæriske sulfat-aerosoler. Disse partikler er i stand til at omforme ellers inaktive klorstoffer til kemisk reaktive former, der kan nedbryde store mængder ozon. Klorstofferne stammer f.eks. fra udslip af de såkaldte CFC-gasser. CFC-gasser er udelukkende menneskeskabte og baseret på klor-fluor-kulstof. Ud over, at de skader ozonlaget, har de kraftig drivhuseffekt og lang levetid i atmosfæren.

"Den kemiske aktivering af klor sker normalt kun ved lave temperaturer. Det er derfor, vi ser en omfattende ozonnedbrydning over polarområderne om vinteren og i de tidlige forårsmåneder, hvor det er ekstremt koldt i stratosfæren", siger Niels Larsen og fortsætter:

"Når koncentrationen af vanddamp i stratosfæren øger med 5 til 10 ppm, så stiger tærskeltemperaturen for, hvornår sulfat-partiklerne aktiverer klorforbindelserne. I praksis betyder det, at i en 'våd' stratosfære vil der være ozonnedbrydning også på lavere breddegrader - ikke blot over polarområderne".

Den amerikanske undersøgelse viser, at de målte vanddampkoncentrationer i stratosfæren over USA i nærheden af kraftige tordenbyger potentielt nedbryder op til 20% af ozonen omkring 15 til 20 kilometers højde over tæt befolkede områder.

"Koblingen til klimaforandringer ligger i, at vi i et varmere klima forventer hyppigere og kraftigere tordenbyger. Dermed stiger tilførselen af vanddamp til stratosfæren på mellembreddegraderne", forklarer forskningslederen.

Den vigtigste kemiske reaktion, der fører til nedbrydning af ozon.

1. UV-stråling spalter et klor-atom (Cl) fra et CFC-molekyle.
2. Klor-atomet (Cl) reagerer med et ozon-molekyle (O3).
3. Dette resulterer i et ilt-molekyle (O2) og et klor-monooxid-molekyle (ClO).
4. Klor-monooxid-molekylet (ClO) reagerer med et ilt-atom (O) og danner et oxygen-molekyle (O2) og et frit klor atom (Cl).
5. Klor-atomet (Cl) er nu frit til at nedbryde endnu et ozon-molekyle (O3).

Trin 2 til 5 kan gentage sig mange gange med det samme klor-atom.

Grafik fra Aktuel Naturvidenskab no. 4/2006.

Modvirker Montreal-effekten

"Da vi i de kommende årtier fortsat har unaturligt høje koncentrationer af klor- og brom-forbindelser i stratosfæren, kan den ny-opdagede proces forøge nedbrydning af ozonlaget. Ligeledes vil forøgede vanddampkoncentrationer i stratosfæren gøre ozonlaget mere sårbart over for kraftige vulkanudbrud, der forøger mængden af sulfat-aerosoler".

Et tyndere ozonlag vil alt andet lige betyde forøget sundhedsskadelig UV-stråling ved Jordens overflade.

"Montrealprotokollen, der forbyder produktion og udslip af ozonnedbrydende stoffer så som CFC-gasser, har en klar positiv virkning på genopretning af ozonlaget. Imidlertid betyder de globale klimaforandringer efter alt at dømme, at vi skal revurdere opfattelsen af, at ozonlagsproblematikken er løst inden for overskuelig fremtid. Den viser sig måske at være endnu mere kompliceret end hidtil antaget. Derfor er det fortsat utroligt vigtigt at overvåge udviklingen af ozonlaget", slutter Niels Larsen.

Redaktion Niels Hansen, kommunikation@dmi.dk
© DMI, 2. oktober 2012.

Tilmeld dig DMI's ugentlige, elektroniske nyhedsbrev
Tilmeld dig DMI's varsler om farligt vejr på SMS
Vejret undervejs på mobil.dmi.dk eller til iPhone eller Android
DMI's -nyheder