Ozonloch bescheiden trotz optimaler Bedingungen für den Ozonabbau

Das Ozonloch, das sich in der oberen Atmosphäre über der Antarktis jeden September bildet, war 2018 leicht überdurchschnittlich groß, berichteten Wissenschaftler von NOAA und NASA heute.

Überdurchschnittlich kalte Temperaturen in der antarktischen Stratosphäre schufen in diesem Jahr ideale Bedingungen für die Zerstörung von Ozon, aber der Rückgang der ozonabbauenden Chemikalien verhinderte, dass das Loch so groß wurde wie vor 20 Jahren.

„Der Chlorspiegel in der antarktischen Stratosphäre ist gegenüber dem Spitzenjahr 2000 um etwa 11 Prozent gesunken“, sagte Paul A. Newman, Chefwissenschaftler für Geowissenschaften am Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland. „Die kälteren Temperaturen in diesem Jahr hätten uns ein viel größeres Ozonloch gegeben, wenn das Chlor noch auf dem Niveau des Jahres 2000 gelegen hätte.“

Laut NASA erreichte das jährliche Ozonloch 2018 eine durchschnittliche Flächendeckung von 22,9 Quadratkilometern (8,83 Millionen Quadratmeilen), was fast dreimal so groß ist wie die angrenzenden Vereinigten Staaten. In 40 Jahren NASA-Satellitenbeobachtung belegt sie den 13. Platz. Die Nationen der Welt begannen 1987 im Rahmen eines internationalen Abkommens, das als Montrealer Protokoll bekannt ist, die Verwendung von ozonabbauenden Substanzen auslaufen zu lassen.

Das Ozonloch 2018 wurde stark von einem stabilen und kalten antarktischen Wirbel beeinflusst – dem stratosphärischen Niederdrucksystem, das im Uhrzeigersinn in der Atmosphäre über der Antarktis fließt. Diese kälteren Bedingungen – darunter die kältesten seit 1979 – unterstützten die Bildung polarerer stratosphärischer Wolken, deren Wolkenpartikel ozonabbauende Formen von Chlor- und Bromverbindungen aktivieren.

In den Jahren 2016 und 2017 begrenzten wärmere Temperaturen im September die Bildung polarer stratosphärischer Wolken und verlangsamten das Wachstum des Ozonlochs. Im Jahr 2017 erreichte das Ozonloch eine Größe von 7,6 Millionen Quadratmeilen (19,7 Quadratkilometer), bevor es sich zu erholen begann. Im Jahr 2016 wuchs das Loch auf 8 Millionen Quadratmeilen (20,7 Quadratkilometer).

Die derzeitige Ozonlochfläche ist jedoch noch groß im Vergleich zu den 1980er Jahren, als der Abbau der Ozonschicht über der Antarktis zum ersten Mal festgestellt wurde. Der atmosphärische Gehalt an künstlich hergestellten ozonabbauenden Substanzen nahm bis zum Jahr 2000 zu. Seitdem sind sie langsam zurückgegangen, bleiben aber hoch genug, um einen signifikanten Ozonverlust zu verursachen.

NOAA-Wissenschaftler sagten, dass kältere Temperaturen im Jahr 2018 eine nahezu vollständige Eliminierung von Ozon in einer tiefen, 5 Kilometer langen Schicht über dem Südpol ermöglichten. In dieser Schicht findet der aktive chemische Abbau des Ozons an polaren stratosphärischen Wolken statt. Die Menge an Ozon über dem Südpol erreichte am 12. Oktober ein Minimum von 104 Dobson-Einheiten, was es zum 12. niedrigsten Jahr aus 33 Jahren NOAA-Ozonesonde-Messungen am Südpol macht, so der NOAA-Wissenschaftler Bryan Johnson.

„Selbst unter den diesjährigen optimalen Bedingungen war der Ozonverlust in den oberen Höhenschichten geringer, was wir angesichts der sinkenden Chlorkonzentrationen in der Stratosphäre erwarten würden“, sagte Johnson.

Eine Dobson-Einheit ist die Standardmessung für die Gesamtmenge an Ozon in der Atmosphäre über einem Punkt auf der Erdoberfläche, und sie stellt die Anzahl der Ozonmoleküle dar, die benötigt werden, um eine Schicht aus reinem Ozon von 0,01 Millimetern Dicke bei einer Temperatur von 32 Grad Celsius (0 Grad Celsius) und einem atmosphärischen Druck, der der Erdoberfläche entspricht, zu erzeugen. Ein Wert von 104 Dobson-Einheiten wäre eine Schicht, die an der Oberfläche 1,04 Millimeter dick ist, weniger als die Dicke eines Dime.

Vor dem Entstehen des antarktischen Ozonlochs in den 1970er Jahren lag die durchschnittliche Ozonmenge über dem Südpol im September und Oktober zwischen 250 und 350 Dobson-Einheiten.

Was ist Ozon und warum ist es wichtig?

Ozon besteht aus drei Sauerstoffatomen und ist hochreaktiv mit anderen Chemikalien. In der Stratosphäre, etwa 11 bis 40 Kilometer über der Erdoberfläche, wirkt eine Ozonschicht wie ein Sonnenschutz und schützt den Planeten vor ultravioletter Strahlung, die Hautkrebs und Katarakte verursachen, Immunsysteme unterdrücken und Pflanzen schädigen kann. Ozon kann auch durch photochemische Reaktionen zwischen der Sonne und der Verschmutzung durch Fahrzeugemissionen und andere Quellen entstehen und schädlichen Smog in der unteren Atmosphäre bilden.

NASA und NOAA verwenden drei komplementäre instrumentelle Methoden, um das Wachstum und den Abbau des Ozonlochs jedes Jahr zu überwachen. Satelliteninstrumente wie das Ozonüberwachungsinstrument auf dem Aura-Satelliten der NASA und die Ozone Mapping Profiler Suite auf dem Suomi National Polar-orbiting Partnership Satelliten der NASA-NOAA messen Ozon über große Gebiete aus dem Weltraum. Der Mikrowellen-Gambsonden des Aura-Satelliten misst auch bestimmte chlorhaltige Gase und liefert Schätzungen des Gesamtchlorgehalts.

Die Gesamtmenge an Ozon in der Atmosphäre ist äußerst gering. Das gesamte Ozon in einer sich vom Boden bis zum Weltraum erstreckenden Säule der Atmosphäre würde 300 Dobson-Einheiten betragen, etwa die Dicke von zwei übereinander gestapelten Pennys.

NOAA-Wissenschaftler überwachen die Dicke der Ozonschicht und ihre vertikale Verteilung über dem Südpol, indem sie regelmäßig Wetterballons mit Ozonmesssonden bis zu einer Höhe von 34 Kilometern freisetzen, und mit einem bodengebundenen Instrument, dem Dobson-Spektrophotometer.

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