Voorspelling van stratosferische chemie voor Copernicus

Uitbreiding van de chemische voorspellingen van CAMS naar de stratosfeer 

Sinds 27 juni 2023 bevatten de wereldwijde voorspellingen van de ‘Copernicus Atmosphere Monitoring Service’ (CAMS) niet alleen gedetailleerde informatie over de troposfeer, maar ook over de stratosfeer, die zich uitstrekt tussen een hoogte van 15 tot 50 km, en die de ozonlaag bevat die ons beschermt tegen schadelijke UV-straling.

Tijdens elke lente ontstaat er een ‘gat’ in de ozonlaag boven Antarctica en soms ook boven het Noordpoolgebied. De afgelopen jaren hebben zich grote verstoringen in de stratosfeer voorgedaan als gevolg van gebeurtenissen zoals:

• de bosbranden in Australië (2020) en
• de uitbarsting van de Hunga Tonga vulkaan (2022) (.pdf).

Voorheen maakte CAMS gebruik van een vereenvoudigd chemisch model voor de stratosfeer, waardoor het minder goed in staat was om dergelijke verstoringen te weerspiegelen. Om tegemoet te komen aan de behoeften van gebruikers omvat het systeem nu een completere weergave van de processen in de stratosfeer, waardoor de monitoring van de ozonlaag en de verbanden met de klimaatcrisis zijn verbeterd.

Monitoring van de samenstelling van de atmosfeer door Europa     

CAMS biedt wereldwijde voorspellingen in ‘realtime’ van de samenstelling van de atmosfeer, en ondersteunt toepassingen zoals

• luchtkwaliteit,
• zonne-energie en
• het volgen van vervuiling.

De gegevens bereiken dagelijks meer dan 200 miljoen mensen via websites en apps. Deze voorspellingen worden geproduceerd door een speciale configuratie van het Numerical Prediction System van ECMWF (het Europees Centrum voor Meteorologische Weersvoorspellingen), dat zowel meteorologie als atmosferische chemie integreert.

Als onderdeel van CAMS heeft het Koninklijk Belgisch Instituut voor Ruimte-Aeronomie (BIRA) de modellering van chemische processen in de stratosfeer geïmplementeerd.

Een nieuwe generatie mondiale atmosferische modellen

Tot 2023 modelleerde CAMS de complexe chemie van de ozonlaag niet expliciet. Het BIRA bouwde voort op zijn sinds 2002 ontwikkelde BASCOE-systeem en integreerde modules voor stratosferische chemie in het ECMWF-model.

Deze upgrade maakt niet alleen voorspellingen mogelijk van ozon en stratosferische dynamica, maar ook van belangrijke chemische stoffen zoals NO₂, HCl en ClO die de dikte van de ozonlaag beïnvloeden. Gebruikers profiteren nu van meer gedetailleerde inzichten in de evolutie ervan, die wordt bepaald door zowel het Protocol van Montreal als de huidige klimaatcrisis.

Verdere verbeteringen, waaronder interacties tussen aerosolen en gassen, werden op 12 november 2024 in het operationele model geïmplementeerd.

Deze verwezenlijking is het resultaat van 25 jaar continu onderzoek en ontwikkeling bij het BIRA en de langdurige steun van het Copernicus-programma van de Europese Unie en het Belgische Federaal Wetenschapsbeleid.

Referenties:

• Evolutie Ozongat boven Antarctica vergeleken met vorige jaren (dagelijks vernieuwde figuur) (gegenereerd door CAMS)
   
• Chabrillat, S., Rémy, S., Errera, Q., Huijnen, V., Bingen, C., Debosscher, J., Hendrick, F., Metzger, S., Mora, A., Minganti, D., Op de beek, M., Reisenfeld, L., Williams, J. E., Eskes, H., and Flemming, J. (2025). Modelling stratospheric composition for the Copernicus Atmosphere Monitoring Service: multi-species evaluation of IFS-COMPO Cy49, Geosci. Model Dev., 18. https://doi.org/10.5194/gmd-18-8973-2025