Parelmoerwolken (polaire stratosfeerwolken) en het ozongat

Parelmoerwolken of polairestratosfeerwolen (PSC’s), zijn dunne wolken met een zacht rood/roze en blauw/purperen tint en hebben meestal een golfvorming uiterlijk. Ze komen voor op een hoogte van 20 tot 25 kilometer, in de stratosfeer. De parelmoerwolk is vooral goed zichtbaar vlak voor zonsopkomst en vlak na zonsondergang. De ijskristallen in de parelmoerwolk weerkaatsen het zonlicht en geven de prachtige pastelkleuren.

• De atmosfeer of dampkring
• De lagen van de atmosfeer
• Opwarming
• Poolwervel of polar vortex
• Ozonlaag
• Parelmoerwolken of polaire stratosfeerwolken
• Parelmoerwolken en ozongat
• Wanneer zichtbaar?

De atmosfeer of dampkring

Onze aarde wordt omgeven door de atmosfeer. De atmosfeer is een dunne deken van lucht wanneer we omhoog kijken. Het bestaat uit:

• Stikstof;
• Zuurstof;
• Argon;
• Koolstofdioxide;
• Andere stoffen zoals neon, helium, methaan en krypton;
• Waterdamp (dichtbij de grond).

De lagen van de atmosfeer

De atmosfeer bestaat uit vijf lagen. Namelijk de:

• troposfeer;
• stratosfeer;
• mesosfeer;
• thermosfeer;
• exosfeer.

Troposfeer

Vanaf de grond tot ongeveer 18 kilometer is het de troposfeer. In de troposfeer worden de meeste wolken gemaakt. In deze laag is er een groot verschil in temperatuur. Van 17 graden onderin tot -52 graden tot het moment dat de troposfeer overgaat in de tropopause. De tropopauze gaat over in de stratosfeer.

Stratosfeer

De stratosfeer is ongeveer tot 50 kilometer de lucht in en hoe hoger in de stratosfeer, hoe hoger de temperatuur weer wordt. Van -52 tot onderin de stratosfeer tot 30 graden boven nul boven in de stratosfeer. Rond de polen zijn temperaturen mogelijk van -90 graden. Tussen 25 en 30 kilometer hoogte is er een heel dun laagje met ozon, een bepaalde verbinding van zuurstof.

Mesosfeer

Na het bovenste van de stratosfeer (de stratopauze) komt de derde laag op een hoogte van ongeveer 50 kilometer tot ongeveer 85 kilometer, de mesosfeer. In de mesosfeer neemt de temperatuur weer af tot wel -100 graden. Bovenin de mesosfeer vinden we de mesopauze. In de mesopauze wordt de temperatuur al weer warmer.

Thermosfeer

De thermosfeer ligt boven de mesosfeer op een hoogte van ongeveer 85 kilometer tot wel 500 à 1000 kilometer. De temperatuur neemt enorm toe in de thermosfeer van wel soms wel 2000 graden overdag tot 500 graden ’s nachts. De bovenste laag van de thermosfeer noemen we de thermopauze. In de thermosfeer ligt eveneens de ionosfeer. De ionosfeer heeft elektrisch geladen gasdeeltjes en kaatst radiosignalen die vanaf de aarde worden uitgezonden terug.

De exosfeer

De buitenste en vijfde laag van de atmosfeer is de exosfeer. De exosfeer komt na de thermopauze en kan een hoogte bereiken van 10.000 kilometer. Het is na 1000 kilometer de overgang van de atmosfeer naar de ruimte. Op een hoogte van tweeduizend kilometer vind je praktisch geen lucht meer en de temperatuur van 1000 graden of meer neemt niet meer toe met de hoogte. Deze laag beschermt ons tegen kosmische straling. De buitenste laag van de exosfeer wordt ook wel magnetosfeer genoemd.

Opwarming

In de stratosfeer warmt soms de lucht enorm op wanneer het in Nederland winter is. De lucht warmt dan op boven Azië of Siberië en in het opgewarmde deel boven de polen, kan de temperatuur in de stratosfeer wel 50 graden stijgen, ook geheten de sudden stratospheric warming (SSW).

Poolwervel of polar vortex

De poolwervel is een straalstroom, die zich op grote hoogte bevindt in de stratosfeer, dus ruwweg boven 50 km hoogte. De poolwervel is enigszins rond en in de wintermaanden ligt de poolwervel op het noordelijk halfrond, bij de Noordpool. Zolang dit lagedrukgebied ongeveer rond en intact is, wordt de kou vastgehouden rond de Noordpool. In Europa is het dan geen winterweer. Er is een verband met de SSW en de poolwervel. Door de warmte wordt de lucht van de poolwervel wat uit het lood geduwd. De lucht valt kilometers naar beneden en bij elke kilometer daling warmt de lucht 10 graden op en kan zo gemakkelijk in één dag 50 graden in temperatuur stijgen. Daarna spreidt de warme laag zich uit tegen de stroom in en in de richting van de pool en is er kans op winterweer in Europa. De poolwervel is gebroken. Vooral gedurende het winterhalfjaar op het noordelijk halfrond, is die poolwervel markant aanwezig en in het zomerhalfjaar wordt hij boven de Noordpool min of meer stukgeslagen, en boven de Zuidpool blijft hij dan wel grotendeels bestaan. Maar de vorm van de noordelijke poolwervel kan in de wintermaanden ook sterk uitgerekt worden tot aan Lapland toe. De stratosfeertemperaturen worden dan zeer laag en breiden zich uit tot West-Europa waar ze op 20 kilometer hoogte een temperatuur kunnen krijgen van ruim -80 graden.

Ozonlaag

De ozonlaag zit tussen 15 en 30 kilometer hoogte in de stratosfeer. Daar is ongeveer 90% van het atmosferische ozon aanwezig die ons voor het grootste deel beschermt tegen de hoogfrequente UV-straling van de zon, door deze bijna volledig te absorberen. Uit waarnemingen aan de ozonlaag blijkt er een gat in de ozonlaag te zijn, het ergst in het voorjaar boven het zuidpoolgebied, maar ook boven het noordpoolgebied. Verlaagde ozonconcentraties doen zich voor in gebieden met lage temperaturen in de stratosfeer wat boven de polen het geval is, waar de poolwervel ligt.

Parelmoerwolken of polaire stratosfeerwolken

In de stratosfeer vormen zich normaal geen wolken, alleen als het 80 graden of meer vriest, in de winter. Het weinige vocht condenseert pas bij de lage temperaturen met als gevolg de vorming van dunne wolkenflarden. Wolkenflarden, van kleine wolken met een prachtige en adembenemende kleurschakering. Wolken met zeer kleine ijskristallen, salpeterzuur of soms zwavelzuur, de parelmoerwolken. Het golfvormige uiterlijk wordt in verband gebracht met zwaartekrachtsgolven. Deze golven worden normaal gesproken opgewekt bij bergketens. Ze kunnen zich verplaatsen tot in de stratosfeer!

Parelmoerwolken en ozongat

Parelmoerwolken spelen een grote en belangrijke rol in het afbraakproces van de ozonlaag. Ze zijn echter niet de oorzaak van het ozongat. In de parelmoerwolken, die alleen bij zeer lage temperaturen ontstaan, ontstaat een chemische reactie. Op de ijskristallen van de parelmoerwolken, worden stikstofverbinding zoals salpeterzuur of zwavelzuur niet allemaal onschadelijk gemaakt en blijven er chloorradicalen over. Wanneer die in aanraking komen met het licht van de zon, splitsen deze zich en komen er meer chloorradicalen vrij. Chloorradicalen breken de ozonmoleculen af.

Door mensen

Chloorverbindingen die door mensen worden uitgestoten. Enkele jaren na de uitstoot van CFK’s (chloorfluorkoolwaterstoffen, gebruikt als koelmiddel en als drijfgas voor spuitbussen) bereiken deze pas de ozonlaag en worden ze onder invloed van zon (UV-straling) en de ijskristallen van de parelmoerwolken in het voorjaar de schadelijke chloorradicalen. Sinds de bewustwording hiervan worden CFK’s nauwelijks nog gebruikt en de grootte van het ozongat neemt heel langzaam af.

Wanneer zichtbaar?

Een half uur tot 45 minuten na het ondergaan van de zon en een half uur tot 45 minuten voor het opkomen van de zon, zijn parelmoerwolken het beste te zien. Wanneer het helder is en het aardoppervlak al schemerig tot donker en de zon op 20 kilometer hoogte nog schijnt. Ze worden dan van onderen belicht wat een sprookjesachtige gloed geeft.