Nationalt Center for Klimaforskning

Ozonlaget har siden 1980’erne været under pres pga. de ozonnedbrydende stoffer, som industrien har udledt gennem årtier. Udledningen er siden reguleret, og koncentrationen af de nedbrydende stoffer daler, men en ny trussel er temperaturændringerne i stratosfæren, som er en følge af den generelle klimaændring.

Hvad har vi undersøgt?

Temperaturerne i stratosfæren er afgørende for effekten af den menneskeskabte ozonnedbrydning. Når temperaturerne i det tidlige forår over de polare egne bliver tilpas lave, det vil sige under ca. minus 80° C i 14-30 km højde, dannes de såkaldte polarstratosfæriske skyer (PSC), og det er her, de ozonnedbrydende stoffer aktiveres. Det forventes, at aftalerne om at nedsætte udledningen af de ozonskadelige gasarter vil betyde, at ozonlaget bliver genopbygget, derfor er det vigtigt at undersøge variabiliteten og eventuelle udvikling af temperaturerne i ozonlaget.

Problemstillingen er, hvordan den igangværende klimaændring påvirker temperaturerne i stratosfæren og derved genopbygningen af ozonlaget.

Hvilke data og metoder har vi benyttet?

Satellitmålinger af temperaturprofiler er helt afgørende for at kortlægge temperaturfordelingen i atmosfæren. Målinger lavet med balloner, der bliver sendt op fra jorden, giver kun målinger fra ganske få punkter og med en meget grov tidslinje. Ved at benytte satellitbaserede radio-okkultationsmålinger (RO), kan vi få flere daglige målinger fra mange geografiske positioner.

RO-målinger benytter sig af signalet fra GPS-satellitter til at kortlægge bl.a. temperaturfordelingen gennem atmosfæren fra den nedre del af troposfæren og op til 40-50 km højde. I stratosfæren opnår man en temperaturmåling for hver ca. 200 meter, og man kan derfor få kortlagt de temperaturerne i de vandrette lag meget nøjagtigt. Desuden kan der findes meget nøjagtige tidsserier fra RO-data, da disse er forholdsvis uafhængige af, hvilken satellit der anvendes.

RO-målingerne inkluderer data fra adskillige satellitmissioner mellem 2002 og 2020. Vi har i første omgang studeret de polare egne, det vil sige nord for 50° nordlig bredde og syd for 50° sydlig bredde. Undersøgelserne er gennemført i den periode, hvor ozonnedbrydningen foregår, dvs. januar-april for Arktis og august-november for Antarktis. Det udvalgte datasæt indeholder ca. 5000 profiler for hver dag i året for perioden 2002-2020.

De benyttede RO-data er leveret af EUMETSAT/ROM SAF-gruppen på DMI. For at forstå sammenhængen mellem temperatur og ozonnedbrydning benyttes også målinger af ozonlagets tykkelse og udbredelsen af det antarktiske ozonhul. Disse data er baseret både på satellitmålinger fra NASA, ESA og EUMETSAT/AC SAF og på jordbaserede målinger bl.a. fra DMI’s målestationer i Grønland.

Hvilket resultat fandt vi?

Vi har for hver af de polare egne fået dannet en database for 2002-2020 med over 700.000 stratosfæriske temperaturprofiler.

Vi har vist, at GPS-RO data er meget anvendelige til at studere temperaturforholdene i stratosfæren og til at opspore de områder, hvor ozonnedbrydningen foregår. Det vil danne grundlag for studier af temperaturforholdene generelt og med specielt fokus på de ozonnedbrydende områder.

Vi har beregnet udvikling af temperaturer i forskellige geografiske zoner og højdeintervaller i forhold til tiden. Vi har på en simpel måde kunnet finde det volumen i stratosfæren, hvor temperaturerne er lave nok til, at der kan dannes PSC’er, dvs. polarstratosfæriske skyer. Ved at kombinere dette med målinger af ozonlagets tykkelse, kan områderne med størst betydning for ozonnedbrydning studeres.

I Figur 1 ser vi, hvordan temperaturerne varierer i løbet af en vintersæson over Arktis, og udviklingen igennem de seneste 20 år i et højde-interval over Antarktis. Der ses en tendens til, at de laveste temperaturer gradvist bliver lavere – måske grundet klimaforandringer.

I Figur 2 ser vi en tydelig sammenhæng mellem de udledte PSC-volumener og ozonnedbrydning i Arktis og Antarktis. Vores resultater peger på variationer af ozonnedbrydning som en mulig konsekvens af klimaforandringer, og hvordan det kan undersøges med de observationsmetoder, som er tilgængelige for forskere på DMI.

Få mere viden

• DMI Rapport 21-19: “Polar Stratospheric Conditions Relevant for Ozone Depletion Studied with Radio Occultation Data” (PDF)