Wie ein Schutzmantel breitet sich die Ozonschicht über uns aus und absorbiert einen Großteil der schädlichen UV-Strahlung der Sonne. Wenn die Schutzschicht jedoch so dünn wird, dass sie den Normalwert um etwa ein Drittel unterschreitet, dann spricht man von einem "Ozonloch". Erstmals zeigt sich nun ein Ozonloch in voller Ausprägung über der Arktis, wie Atmosphärenforscher des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) beobachtet haben. Unterschritten wurde der kritische Ozonwert von 220 Dobson Einheiten – normalerweise kommt das in der Polregion nur im Frühling in der Antarktis vor, nicht aber in der Arktis auf der Nordhalbkugel.
Die aktuelle Analyse der Ozonschicht zeigt, dass der Ozonabbau in der
Arktis durch die außergewöhnlich langanhaltenden und starken Polarwinde
in den letzten zwei Monaten begünstigt wurde. Damit jedoch ein
klassisches Ozonloch über dem Polarkreis entsteht, müssen verschiedene
chemische und dynamische atmosphärische Vorgänge miteinander
zusammenwirken.
Wie das Ozonloch entstanden ist
Zwischen Anfang Februar und Mitte März stellte der Polarwirbel über der
Arktis neue Rekorde auf – das jahreszeittypische Tiefdruckgebiet in der
Stratosphäre war extrem stark, stabil und kalt: In 30 Kilometer Höhe
wurden zonale Windgeschwindigkeiten von mehr als 50 Meter pro Sekunde
gemessen und die Temperaturen in 20 Kilometer Höhe sanken auf Werte von
etwa Minus 80 Grad Celsius. Da bis etwa März Polarnacht herrscht und die
Sonne nicht scheint, haben sich die Luftmassen in der Stratosphäre in
den letzten Wochen und Monaten entsprechend stark abgekühlt. So konnten
sich vermehrt "Perlmuttwolken" bilden. An diesen polaren
Stratosphärenwolken laufen zahlreiche chemische Reaktionen ab, sodass
sie auch eine Grundvoraussetzung für die Verarbeitung des
atmosphärischen Ozons schaffen.
Wenn die Sonne in der Polregion im Frühling langsam aufgeht und somit die notwendige Energie für die Reaktionsprozesse liefert, beginnt der Ozonabbau. Das Ozon wird dann durch die immer noch hohen Chlorkonzentrationen in der Atmosphäre abgebaut, welche von FCKW (Fluorchlorkohlenwasserstoffen) verursacht wurden. Dieser gesamte Prozess hat derzeit in der Arktis zur Konsequenz, dass sich innerhalb des Polarwirbels ein Ozonloch ausgebildet hat. Der Bereich der stark reduzierten Ozonwerte reicht bis etwa 60 Grad nördlicher Breite. Die Gründe, dass sich das Ozonloch derzeit in der Arktis ausbildet ist also zum einen der außergewöhnlichen Dynamik der Stratosphäre in diesem Winter geschuldet, zum anderen der immer noch hohen atmosphärischen Chlorkonzentration.
Wird sich die Ozonschicht erholen?
Dank der internationalen Maßnahmen zum Schutz der Ozonschicht, ist seit einigen Jahren eine generelle Erholung der Ozonschicht sichtbar. "Aus heutiger Sicht und bei strenger Einhaltung der bestehenden Schutzmaßnahmen können wir davon ausgehen, dass sich bis Mitte dieses Jahrhunderts die Ozonschicht wieder vollständig erholen wird, auch in den Polarregionen", sagt Prof. Dr. Martin Dameris vom DLR-Institut für Physik der Atmosphäre.
Das betrifft insbesondere die Einhaltung des "Montreal Protokolls" auf dem Jahr 1987 wie auch den folgenden Umweltabkommen der Vereinten Nationen. Das Verbot der Produktion und Nutzung von FCKW und anderen Ozon-zerstörenden Substanzen hat bewirkt, dass die atmosphärischen Konzentrationen dieser Stoffe mit 20 Prozent seither deutlich zurückgegangen sind.
Trotzdem sind auch heute noch erhöhte FCKW-Gehalte in der Atmosphäre vorhanden. Der Chlorgehalt in der Stratosphäre ist noch relativ hoch, da die Flourkohlenwasserstoffe eine sehr lange Lebenszeit von mehreren Jahrzehnten haben. Unter entsprechenden meteorologischen Bedingungen können dadurch weiterhin Ozonlöcher entstehen, wie die neue Situation in der Arktis zeigt.
"Wir überwachen die Atmosphäre laufend und dokumentieren die Entwicklung der Ozonschicht. Dadurch können wir besondere Situationen wie jetzt in der Arktis wissenschaftlich erklären. Mit Hilfe von Satellitendaten können wir aber auch die Wirksamkeit von Schutzmaßnahmen überprüfen und gegebenenfalls weitere Handlungsempfehlungen ableiten", ergänzt Dameris. Die Atmosphärenforscher des DLR behalten die Ozonschicht und die globalen Klimaveränderungen somit weiter fest im Blick.
Was ist ein Ozonloch?
Das Ozon in der Atmosphäre befindet sich zu rund 90 Prozent in einer Höhe zwischen 15 und 30 Kilometer. Als "Ozonschicht" erfüllt das Spurengas dort eine wichtige Schutzfunktion, indem es einen Großteil der schädlichen UV-Strahlung der Sonne absorbiert. Um die Ozongesamtmenge in der Atmosphäre über einem bestimmten Ort zu messen, nutzt man die sogenannte "Dobson Einheit" (engl. Dobson Unit, DU). Eine Ozonschicht mit dem Wert von 100 Dobson Einheiten entspricht einer 1 Millimeter dicken Säule, die aus reinem Ozon besteht. Sobald dieser Messwert unter 220 DU sinkt, spricht man von einem "Ozonloch". Die Ozonschicht ist dann mindestens 30 Prozent dünner als normal.
Titelbild: Ozon-Entwicklung über der Arktis Bild 1/2, Credit: DLR/BIRA/ESA
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)