Gibt das Ozonloch schon auf?

Für gewöhnlich kommt es jedes Jahr über der Antarktis ab August zu einer schnellen und kräftigen Abnahme der Ozonschicht. Dieses Phänomen wird antarktisches Ozonloch genannt. Zum Jahresende hin füllt sich dieses Loch aber wieder auf.

In diesem Jahr entwickelte sich zunächst ein mäßig großes Ozonloch.
Doch bereits um Mitte September herum verlangsamte sich der Ozonabbau
und im Oktober begann das Ozonloch sich sogar wieder allmählich zu
schließen.

Was aber ist Ozon überhaupt und warum bilden sich Löcher?

Ozon ist ein aus drei Sauerstoffatomen bestehendes Molekül. Dieses
bei Zimmertemperatur und normalem Luftdruck farblose Gas hat zwei
Gesichter: Am Boden ist es aufgrund seiner oxidierenden Wirkung für
Menschen, Tiere und Pflanzen schädlich, aber in der Stratosphäre (das
ist diejenige Schicht der Atmosphäre, die sich etwa zwischen 11 und
50 km Höhe befindet) schützt das dort befindliche Ozon vor der
schädlichen UV-Strahlung der Sonne.
Gemessen wird der Gehalt an Ozon in sogenannten Dobson-Einheiten
(Dobson Unit - DU). Wenn man das gesamte Ozon aus einer vom Erdboden
bis ins Weltall reichenden Luftsäule nehmen und auf eine Temperatur
von 0 °C und einen Druck von 1013,25 hPa (1 atm), also den
Normaldruck auf der Erde, bringen würde, wäre diese Säule etwa 0,3 cm
(oder auch 0,3 atm-cm) dick. Aus praktischen Gründen definierte man
eine Dobson Unit als 0,001 atm-cm. Daher entspricht eine Säule von
0,3 atm-cm 300 DU. Von einem Ozonloch spricht man, wenn der Wert von
220 DU unterschritten wird.

Der Abbau des Ozons in der Stratosphäre wird neben natürlichen
Quellen (Kreuzblütengewächse, wie zum Beispiel Raps; Vulkanausbrüche)
hauptsächlich durch gasförmige Halogenverbindungen verursacht, die
über einen langen Zeitraum in höhere Atmosphärenschichten
transportiert werden. Vorrangig sind hier die in früherer Zeit durch
den Menschen in die Atmosphäre eingebrachten
Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW) zu nennen. Mittlerweile hat
Lachgas (Distickstoffmonoxid) deren Rolle als bedeutendste Quelle
ozonschädlicher Emissionen übernommen. Diese Stoffe sammeln sich
aufgrund getrennter Temperatur- und Strömungsverhältnisse in der
Stratosphäre und können von dort nicht mehr so einfach verschwinden.
Sie dienen als Katalysator für die Reaktion von Ozon zu gewöhnlichem
Sauerstoff.
Die Abnahme der Ozonschicht hat negative Folgen sowohl für den
Menschen als auch für seine Umwelt, da mehr UV-Strahlung auf die
Erdoberfläche gelangt. Sofern man sich nicht dagegen schützt, führt
das beim Menschen zu Hautschäden bis hin zum Hautkrebs.
Aus diesem Grund beschloss man 1987 im "Montreal-Protokoll" das
Verbot der Einleitung von FCKW in die Atmosphäre.

Für das ausgeprägte Ozonloch im antarktischen Frühjahr ist unter
anderem auch die Bildung polarer Stratosphärenwolken (PSC)
verantwortlich. Für gewöhnlich gibt es in der Stratosphäre aufgrund
der dort herrschenden Trockenheit keine Wolken. Wenn aber während der
südlichen Polarnacht die Temperaturen besonders tief sind, können
Reste von Wasserdampf zusammen mit Salpetersäure gefrieren und so die
PSCs bilden. Wenn sich die Dunkelheit in der Polarnacht nun dem Ende
zuneigt, können nun bei Sonnenaufgang (je höher man in der Atmosphäre
ist, desto eher geht die Sonne während der Polarnacht wieder auf)
durch chemische Reaktionen sehr viele Ozon zerstörende Radikale frei
werden.
Dass das Ozonloch auf der Südhalbkugel viel ausgeprägter ist als auf
der Nordhalbkugel, liegt in der Form des antarktischen Kontinents
begründet. Während der Polarnacht entstehen großräumige Höhentiefs,
die sogenannten Polarwirbel. Diese behindern den Zufluss von Luft aus
den tropischen Ozon-Entstehungsgebieten zu den Polen (findet dieser
Zufluss statt, nennt man dies die Brewer-Dobson-Zirkulation).
Aufgrund der großen Eisflächen und der im Wesentlichen runden Form
des antarktischen Kontinents ist dort der Polarwirbel an seinen
Rändern wenig gestört und es können sehr tiefe Temperaturen um -85 °C
erreicht werden. Auf der Nordhalbkugel aber stören die Gebirge der
hohen Breiten und Meeresströmungen eine solche starke Ausprägung des
Polarwirbels. Es wird wärmere Luft eingemischt. In der Folge können
die Temperaturen nicht so weit absinken und keine PSCs entstehen,
wodurch der Ozonabbau gedämpft wird.

Gegen Ende jedes Jahres wird die Ozonschicht am Südpol wieder
aufgefüllt, wenn der Polarwirbel wieder verschwindet und ozonreiche
Luft aus Richtung Äquator zuströmen kann. Diese Auffüllung wurde in
den letzten Jahren meist erst um Mitte Dezember abgeschlossen. Im
Jahr 2012 fand sie jedoch außergewöhnlich früh, nämlich Mitte
November statt. In diesem Jahr könnte sogar dieser "Rekord" gebrochen
werden, denn extrapoliert man den bisherigen Trend, so ist eine
Auffüllung bereits Anfang des kommenden Monats möglich. Dabei
bestehen diesbezüglich aber natürlich noch gewisse Unsicherheiten.
Bezüglich seiner maximalen Ausdehnung war das Ozonloch des Jahres
2013 mit bisher 23,14 Millionen km² etwas größer als im vergangenen
Jahr (20,81 Millionen km²), wobei das Ozonloch des Jahres 2012 das
kleinste seit mehr als 20 Jahren war. Die Fläche von gut 23 Millionen
Quadratkilometern kann man sich vielleicht besser vorstellen, wenn
man die Fläche des größten Landes der Erde, nämlich Russlands,
gegenüberstellt. Diese beträgt "nur" ungefähr 17 Millionen
Quadratkilometer. Die bisher größte Ausdehnung erreichte ein Ozonloch
über dem Südpol am 24. September 2006 mit sagenhaften 29,6 Millionen
Quadratkilometern. Am gestrigen Samstag maß das aktuelle Ozonloch
noch 10,44 Millionen km² - eine Fläche, die größer ist als Kanada.

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Die Grafik zeigt zum einen die Ozonverteilung vom 19. Oktober 2013 auf der
Südhalbkugel und zum anderen eine Darstellung mit dem Verlauf der
Größe des Ozonlochs von 2006 bis 2013. Für das aktuelle Jahr sind
Daten mit Kreisen dargestellt, wobei die ausgefüllten Analysen und
die unausgefüllten Kreise Prognosen symbolisieren. Die Abbildungen
stammen aus dem TEMIS-Projekt und können täglich aktuell unter
www.temis.nl/protocols/o3hole abgerufen werden.

Zwei "schwache Ozonlochjahre" in Folge legen den Schluss nahe, dass
sich das stratosphärische Ozon allmählich erholt. Jedoch haben
niederländische Forscher auch gezeigt, dass die Ausprägung des
Ozonlochs von einer ganzen Reihe von Faktoren abhängt. Größe und
Andauer der Löcher von 2012 und 2013 sind wohl durch ein Phänomen
begrenzt worden, das in Forscherkreisen als Sudden Stratospheric
Warming (plötzliche stratosphärische Erwärmung, SSW) bekannt ist.
Dennoch lässt eine globale Verringerung des Ozonabbaus auf eine
Erholung der Ozonschicht hoffen.

M.Sc. Met. Stefan Bach
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 20.10.2013

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