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Klimawandel

Über der Arktis zerkrümelt die Ozonschicht

Die Ozonschicht über der Arktis ist schwer in Mitleidenschaft gezogen: Der Winter hat 40 Prozent der schützenden Schicht zerstört. Auch in Deutschland ist mit einer höheren Belastung zu rechnen.

Von Gerd Braune

Der Abbau des Ozonschicht, die das Leben auf der Erde vor schädlichen Mengen ultravioletter Strahlung (UV-Strahlung) schützt, hat in diesem Frühjahr Rekordausmaße erreicht. Messungen zeigen, dass der Ozongehalt in der Stratosphäre von Beginn des Winters bis Ende März um etwa 40 Prozent zurückging. Wissenschaftler sprechen von einem „beispiellosen Schwund der arktischen Ozonschicht“.

Der bisher registrierte stärkste Ozonverlust über der Arktis lag bei etwa 30 Prozent. „Derart massiven Ozonverlust wie in diesem Frühjahr gab es bisher über der bis in hohe Breitengrade dicht besiedelten nördlichen Hemisphäre nicht“, berichtet Markus Rex, Atmosphärenphysiker des Alfred-Wegener-Institus für Polar- und Meeresforschung (AWI).

Die Wissenschaftler halten es für möglich, dass die vom Ozonverlust betroffenen Luftmassen der Arktis in den kommenden Wochen über Mitteleuropa driften, bis in den Mittelmeerraum vorstoßen und damit auch Deutschland treffen könnten. Anfang April hatten sich die ozonarmen Luftschichten vom Nordpol bis nach Südskandinavien erstreckt.

Vorsicht vor Sonnenbrand

Dies hat Folgen für die Menschen bis in die gemäßigten Zonen. Die wegen des Ozonmangels intensivere UV-Strahlung kann bei empfindlichen Menschen in Minuten zu Sonnenbrand führen. Ungewöhnlich ist, dass diese Gefahr schon im April auftreten kann, wenn kaum jemand an Sonnenschutz in der Frühlingssonne denkt.

„Die aktuellen UV-Vorhersagen der regionalen Wetterdienste sollten deshalb in den nächsten Wochen beachtet werden“ und Anlass zu ausreichendem Sonnenschutz vor allem für Kinder sein, empfiehlt das AWI. Auch die Europäische Hautkrebsstiftung warnt. In Deutschland erkranken jährlich 240.000 Menschen an Hautkrebs. Viele unterschätzten die Gefahr durch zu viel Sonneneinstrahlung, sagte der Leiter der Stiftung, Eggert Stockfleth. „Wir haben durch die dünnere Ozonschicht schon jetzt im April eine Sonnenintensität wie im August.“

Ein ungewöhnlich kalter Winter in der Stratosphäre und die anhaltende Existenz Ozon-abbauender Substanzen in der Atmosphäre haben zusammen den drastischen Abbau der Ozonschicht verursacht. 1985 war die Wiener Konvention zum Schutz der Ozonschicht in Kraft getreten, zwei Jahre später wurde das „Montrealer Protokoll über Stoffe, die zu einem Abbau der Ozonschicht führen“, beschlossen, das 1989 in Kraft trat.

Das Montrealer Protokoll hat schrittweise zum Ausstieg aus der Produktion und Verwendung ozonschädigender Chemikalien geführt, darunter die Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW) und Halogenkohlenwasserstoffe (Halone), die unter anderem in Kühlschränken, Spraydosen und Feuerlöschern verwendet wurden.

Die ozonschädigenden Stoffe sind aber sehr langlebig. „Wegen der langen atmosphärischen Lebensdauer dieser Komponenten wird es mehrere Jahrzehnte dauern, bis ihre Konzentration auf das Niveau vor 1980 reduziert ist, dem Ziel, das im Montrealer Protokoll vereinbart wurde“, erläutert die World Meteorological Organisation (WMO). Sie hat errechnet, dass sich außerhalb der Polargebiete die Ozonschicht zwischen 2030 und 2040 erholt haben wird.

Sonne und Kälte beschleunigen Abbau

Dagegen werde es bis 2045 bis 2060 dauern, bis die Frühlings-Ozonschicht über der Antarktis wieder die Alte ist, in der Arktis ist das vermutlich ein oder zwei Jahrzehnte früher der Fall. Etwa 90 Prozent des Ozons der Atmosphäre befindet sich in der Stratosphäre, die in polaren Breiten in etwa zwölf Kilometern Höhe beginnt, über Mitteleuropa in 14 bis 15 Kilometern Höhe. Sie kann sich bis in eine Höhe von 45 Kilometern erstrecken. „Das meiste Ozon findet sich in einer zehn Kilometer großen Schicht in etwa 15 bis 25 Kilometern Höhe“, sagt AWI-Forscher Rex. Die Ozonkonzentration ist sehr gering. Sie liegt bei „4 Parts per million“: auf eine Million Luftmoleküle kommen vier Ozonmoleküle. Würde man das Ozon komprimieren, hätte es nur eine Dicke von drei bis fünf Millimetern, „ein hauchdünner Schleier“, sagt Rex.

Ozon wird abgebaut, wenn Abbauprodukte der FCKW durch Kälte in ozonzerstörende Substanzen verwandelt werden. Der Ozonabbau in der Stratosphäre vollzieht sich über den Polarregionen bei unter minus 78 Grad. FCKW schädigen die Ozonschicht zunächst nicht. Sie werden durch die intensive UV-Strahlung über der Ozonschicht und Kälte aber langsam abgebaut.

Am Ende werden Chloratome freigesetzt, die dem Ozonmolekül (O3) ein Sauerstoffatom entreißen und es zerstören. Da es mehr Ozon als Chlor in der Stratosphäre gibt, wird in der Polarnacht nicht sehr viel Ozon zerstört. Erst die wieder auftauchende Sonne zusammen mit der Kälte beschleunigt und fördert den schnellen Ozonabbau.

„Obwohl das Ausmaß der Ozonzerstörung in 2011 beispiellos ist, kommt sie nicht unerwartet“, berichtet die WMO. „Ozon-Wissenschaftler haben vorhergesehen, dass ein signifikanter arktischer Ozonverlust bei einem kalten und stabilen arktischen stratosphärischen Winter möglich ist.“ Seit Mitte März, dem Ende der Polarnacht, hat sich der Ozonabbau durch die Rückkehr des Sonnenlichts verstärkt.

Noch kein Ozonloch

Der kalte Winter in der Stratosphäre steht nur in einem scheinbaren Widerspruch zum Klimawandel und der globalen Klimaerwärmung. Die Häufigkeit kalter Winter in der arktischen Ozonschicht hat zwar abgenommen, die Winter wurden dort aber eisiger und ermöglichten den Ozonverlust, erläutert das Alfred-Wegener-Institut. „Vereinfacht gesagt halten steigende Treibhausgaskonzentrationen die Wärmestrahlung der Erde in tieferen Luftschichten zurück und erwärmen diese. In die darüber gelegene Stratosphäre gelangt weniger der wärmenden Strahlung, dort kommt es dann zu einer Abkühlung“, beschreibt Rex den Prozess.

Somit beobachtet man eine Erwärmung des Klimas am Boden, die mit einer Abkühlung der Stratosphäre einhergeht. Allerdings wird in den Polargebieten die Temperatur der Stratosphäre auch von anderen Faktoren beeinflusst. Der Zusammenhang zwischen Klimaerwärmung und Ozonverlusten ist Gegenstand der Forschung.

Während über der Antarktis das „Ozon-Loch“ wegen der niedrigeren Temperaturen am Südpol ein jährlich wiederkehrendes Phänomen ist, variieren die meteorologischen Bedingungen in der Arktis stärker. Die Wissenschaftler sprechen noch nicht von einem arktischen Ozonloch, sondern bisher nur vom Abbau der Ozonschicht. Die über der Arktis dicke Ozonschicht wird jetzt aber stärker abgetragen als früher. Ob man am Ende auch von einem Ozonloch über der Arktis sprechen kann, hängt von der weiteren Entwicklung und späteren Analysen ab.

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