Hoe bosbranden de ozonlaag aantasten

In de Australische zomer van 2019/2020 verwoestten verwoestende branden ongeveer 12,5 miljoen hectare bos en bushland. Met behulp van satellietgegevens hebben onderzoekers nu de effecten van deze zomerbrand op de atmosferische samenstelling bestudeerd. Dienovereenkomstig hebben rookdeeltjes de samenstelling van gassen in de stratosfeer aanzienlijk veranderd. Sommige van deze veranderingen kunnen de ozonlaag beschadigen. Hoe ernstig dit effect is, wordt echter onder wetenschappers betwist.

De ozonlaag in de atmosfeer beschermt ons tegen de UVB- en UVC-stralen van de zon. Ozonmoleculen, die uit drie zuurstofatomen bestaan, kunnen echter door verschillende chemische reacties worden vernietigd. Met name de gehalogeneerde koolwaterstoffen CFC en CFC, die tot de jaren 80 veel werden gebruikt in koelmiddelen en oplosmiddelen, reageren gemakkelijk met O ₃ Het veroorzaakte het ozongat, vooral boven Antarctica. Langlevende CFK’s zijn sinds 1987 verboden en de uitstoot van ozonafbrekende stoffen is wereldwijd aan strenge beperkingen onderworpen, zodat naar schatting de ozonlaag tegen het midden van de 21e eeuw zal zijn aangevuld – op voorwaarde dat er geen ernstige verstoringen meer zijn.

Bosbranden dodelijk voor ozon?

Een team onder leiding van Peter Bernath van de Old Dominion University in Norfolk, Virginia, kreeg te maken met een dergelijke mogelijke verstoring. “Grote bosbranden brengen rook en biomassaverbrandingsproducten in de stratosfeer op de middelste breedtegraad, waar ze de ozonlaag vernietigen”, schreven de onderzoekers. Met behulp van gegevens van de zogenaamde ACE-satelliet (Atmospheric Chemistry Experiment), die infraroodmetingen gebruikt om de concentratie van atmosferische gassen te bepalen, onderzochten ze het effect van de “zwarte zomer” van Australië op de chemische samenstelling van de atmosfeer en vooral op de ozonlaag Lagere stratosfeer.

Tijdens bosbranden ontstond door de hitte een grote, met rook gevulde donderwolk, pyrocumulonimbus (pyroCbs) wolken genaamd, die rookdeeltjes hoog in de atmosfeer wierp. De auteurs beschrijven: “De geïntroduceerde rookdeeltjes hebben geleid tot ernstige en onverwachte verstoringen in stratosferische gassen die de afgelopen vijftien jaar niet zijn waargenomen bij metingen.” Er werden onder meer stijgingen waargenomen in formaldehyde, chloornitraat, chloormonoxide en hypochloorzuur, met gelijktijdige dalingen in ozon, stikstofdioxide en zoutzuur. “Deze verstoringen in de stratosferische samenstelling kunnen de ozonchemie op onverwachte manieren beïnvloeden”, aldus de onderzoekers.

Kritiek van leeftijdsgenoten

Volgens Bernath en collega’s zouden bosbranden een belangrijke rol kunnen spelen in de wereldwijde ozonbalans naast de directe menselijke emissies, vooral omdat het aantal bosbranden zeer waarschijnlijk zal toenemen als gevolg van door de mens veroorzaakte klimaatverandering. “Dit zou het herstel van de stratosferische ozonlaag kunnen vertragen”, zeggen de onderzoekers. Collega’s kijken kritisch naar deze conclusie. “Naar mijn mening is niet duidelijk te zien dat de onevenwichtigheden in de concentraties van chloornitraat, zoutzuur, hypochloorzuur en chloormonoxide in 2020 als gevolg van de branden een bijzonder effect hebben gehad op de uitputting van de stratosferische ozonlaag in het voorjaar.” zegt Martin Damiris, een professor aan het Instituut voor Atmosferische Fysica (IPA) van het Duitse Lucht- en Ruimtevaartcentrum (DLR) in Oberpfaffenhofen.

Volgens hem zijn de relatief lage gemeten ozonwaarden vooral te wijten aan het feit dat de stratosferische polaire vortex in de winter en het voorjaar van 2020 zo uitgesproken was, dat deze de middelste breedtegraden bereikte en lage temperaturen goede omstandigheden creëerden voor de voorspelling. Seizoensgebonden aantasting van de ozonlaag. “De resultaten suggereren dat chloorhoudende gassen een effect hebben op de ozonchemie, maar niet op zo’n korte manier dat ze de ozonlaag in de lente significant aantasten, dat wil zeggen dat ze het ozonherstel kunnen vertragen en de ozonkloof kunnen dichten.”

Er is meer onderzoek nodig

Ook Johannes Loeb, groepsleider bij het Instituut voor Energie- en Klimaatonderzoek van Forschungszentrum Jülich, vindt de informatieve waarde van het huidige onderzoek beperkt. Hij merkt op dat veel van de onderzochte chemicaliën zo reactief zijn dat het moeilijk is om hun concentratie te bepalen en dat elke meting onderhevig is aan onzekerheid. Het onderzoek geeft echter niet aan hoe groot deze onzekerheid is. “Daarom bevinden veel van de in het artikel gepresenteerde gegevens zich naar mijn mening op zeer wankele grond, waarbij niet kan worden vastgesteld in hoeverre de concentratie- en hoogteprofielen in 2020 significant afwijken van die in andere jaren”, zegt Loeb.

Kortom, het besef dat bosbranden kunnen leiden tot een onbalans in de stratosferische chemie is niets nieuws, zei hij. “De huidige studie toont echter aan dat dit in het geval van de Australische bosbranden in 2019 in ongekende mate gebeurde.” Verder onderzoek is volgens hem noodzakelijk. “Omdat het potentieel voor dergelijke branden toeneemt naarmate de antropogene klimaatverandering toeneemt, is het belangrijk om deze processen en hun precieze effecten te bestuderen en beter te begrijpen”, zegt hij. “Omdat er een hoge mate van variabiliteit is in de samenstelling van deze vuurdeeltjes en andere factoren – zoals de exacte geografische locatie van de brand en wanneer deze zich voordoet – ook een belangrijke rol spelen, kan de mogelijke reeks toekomstige gevolgen niet worden afgeleid uit dit verbazingwekkende individuele geval.”

Bron: Peter Bernath (Old Dominion University, Norfolk, VA, VS) et al., Science, doi: 10.1126/wetenschap. abm5611

© wissenschaft.de – Elena Bernard