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Wetterlage führte zu Rekordozonloch

erstellt von holgerkroker zuletzt verändert: 02.05.2016 15:09

Seit Ende der 70er Jahre taucht das Ozonloch über der Antarktis zuverlässig im Frühjahr der Südhalbkugel auf. In diesem Jahr war es rekordverdächtig, was Ausdehnung, Stärke des Ozonabbaus und Ausdauer angeht. Der Grund liegt nicht im Misserfolg des FCKW-Kontrollabkommens, sondern in ungünstiger Wetterlage. In diesem Jahr war es wieder soweit. Am 13. September maß die meteorologische Station Ushuaia im Süden Argentiniens innerhalb eines Tages einen dramatischen Abfall der Ozonmenge in der gesamten Atmosphäre über der Stadt von 300 auf 198 Dobson-Einheiten. Sinkt der Wert unter 220 Dobson-Einheiten (DU) sprechen die Wissenschaftler von einem Ozonloch.

"Im zeitigen Frühjahr gibt es dort schon extrem erhöhte UV-Strahlung, die höher ist als im Hochsommer in Kalifornien", sagt Christoph Brühl vom Max-Planck-Institut für Chemie in Mainz. Der Atmosphärenchemiker kennt das Kaff am Ende der Welt, denn sein Spezialgebiet ist das antarktische Ozonloch. "Das kommt da fast in jedem Jahr mal hin", meint er. Am Tag darauf hatte der Messwert die Grenze wieder überschritten, doch blieb er seither weit unterhalb des seit 1992 gemessenen Durchschnitts und z.B. am 22. November wieder unter 200 DU.

 Vergleich des Ozonlochs 2014 und 2015, 08.10. (Bild: NOAA)2015 ist das Jahr eines besonders großen, tiefen und langanhaltenden antarktischen Ozonlochs. Am 2. Oktober meldete die Nasa eine Fläche von 28,2 Millionen Quadratkilometern, doppelt so groß wie der antarktische Kontinent und fast so groß wie Afrika. Nur zweimal weist die Nasa-Statistik für die Jahre seit 1979 größere Ozonlöcher aus: 2000 und 2006. Dabei wird das Montreal-Protokoll, das zum Bann der ozonschädigenden Substanzen führte, als das einzige wirklich erfolgreiche internationale Umweltschutzabkommen gerühmt.

1987 vereinbart, 1989 in Kraft getreten und seither mehrfach verschärft hat es tatsächlich dazu geführt, dass die FCKW und Halone nicht mehr produziert werden, die der Ozonschicht am stärksten zusetzen. Es sind die Chlor- und mit Einschränkungen auch die Bromatome aus diesen nur vom Menschen produzierten Molekülen, die als Katalysatoren für den Abbau in der Stratosphäre wirken. In einer Höhe zwischen 15 und 25 Kilometern, dort wo normalerweise das meiste Ozon ist, schwächen sie vor allem im polaren Frühling den Filter, der die Erde vor der harten UV-B- und C-Strahlung schützt.

Tatsächlich sinkt der FCKW- und damit der Chlorgehalt in der Stratosphäre, allerdings zieht sich dieser Abbau lange hin. "Wir haben ungefähr im Jahr 2000 die maximale Chlorkonzentration in der Stratosphäre gehabt", berichtet Jens-Uwe Grooß, Atmosphärenforscher am Forschungszentrum Jülich, der zum Ozon-Expertenpool der Weltmeteorologieorganisation WMO gehört. Bis zu 100 Jahre beträgt die sogenannte atmosphärische Lebensdauer der Halogene. Die Folge: "Es ist fast noch soviel Chlor da wie am Maximum", erklärt Rolf Müller, auch er arbeitet am Jülicher Forschungszentrum und ist Mitglied des WMO-Expertenrats. Noch immer sind 90 Prozent des Chlors von 2000 in der polaren Stratosphäre. Dass sich unter diesen Umständen noch jedes Jahr ein großes Ozonloch über der Antarktis bilden kann, gern auch eines mit Rekordwerten, überrascht unter Experten niemanden.

Analyse der Ozonschicht über der Südhalbkugel im dortigen Winter, 06.08.15. (Bild: NASA)"Alles, was wir bisher an Variabilität von Jahr zu Jahr gesehen haben", so Müller, "ist nicht das bisschen Änderung im Chlor, sondern Dynamik der Meteorologie." Das Wetter, weniger das Chlor, bestimmt auf absehbare Zeit die Größe des Ozonlochs in der Stratosphäre. "In diesem Jahr konnte es sich so dermaßen stabil entwickeln, weil es fast gar keine Störungen durch großräumige Strömungen gegeben hat", sagt Michael Bittner, Atmosphärenphysiker am Deutschen Zentrum für Luft und Raumfahrt in Oberpfaffenhofen. Für Stabilität über dem Südpol sorgte der dortige Polarwirbel, ein Tiefdruckgebiet, das sich jeden Winter aufbaut. Sein Zentrum liegt mehr oder weniger direkt über dem Pol, seine Grenzen irgendwo auf der Höhe des 60. Breitengrads. An diesen Grenzen rauschen Westwinde, die den Bereich über der Antarktis vom Rest der Atmosphäre isolieren. Isolation und extrem niedrige Temperaturen im polaren Winter sind aber ideal für den Raubbau am Ozon, denn erst bei dieser Kälte bilden sich in der Stratosphäre Wolken, in denen der Ozonabbau abläuft.

Die Südhemisphäre ist dafür perfekt aufgestellt. "In der Mitte liegt die Antarktis, die an sich ja schon relativ kreisförmig ist", so Bittner, "und rings herum gibt es nur Wasserflächen, keine Hindernisse für die Windströmung." Der gewaltige Südozean, der den Kontinent über dem Südpol wie ein Ring umschließt, ist an seiner engsten Stelle gegenüber Südamerika 1000 Kilometer breit. Kein Wunder, dass der winterliche Wirbel sich mit der Regelmäßigkeit eines Uhrwerks ausbildet.

Jetstream und Rossby-Wellen auf der Nordhalbkugel. (Bild: NASA)Im Norden mit seinem Wechsel von Kontinenten und Ozeanen sieht es ganz anders aus, dort ragen die Kontinente viel weiter polwärts. "Durch die Land-See-Verteilung prägen sich unterschiedliche Temperaturen aus", erklärt Ulrike Langematz, Professorin für Atmosphärendynamik an der Freien Universität Berlin, "dadurch entstehen Nord-Süd-Strömungen, die den polaren Wirbel schwächen können." Am stärksten machen sie sich in der untersten Atmosphärenschicht, der Troposphäre, bemerkbar, aber auch die Stratosphäre kennt diese Strömungen in Nord-Süd-Richtung. "Sie können die Winde", so die Atmosphärenphysikerin, "sehr stark ablenken von ihrer eigentlichen Westrichtung." Das kann sogar dazu führen, dass sie den polaren Wirbel buchstäblich zerpflücken. Ohne kalten polaren Wirbel aber gibt es kein Ozonloch. Nur aus diesem Grund ist der Ozonabbau über dem Nordpol so viel geringer als über der Antarktis.

Dort hat in diesem Jahr eine, so Michael Bittner vom DLR, "Extremsituation" zum starken Ozonabbau geführt. "Der Grund, jedenfalls nach dem was wir momentan sehen", erklärt er, "ist eine besonders dynamische Situation zu Beginn des August 2015." Im tiefsten australischen Winter hat es starke atmosphärische Störungen gegeben, und Wissenschaftler wie Michael Bittner verdächtigen die planetaren Wellen als Störenfriede, die die Ausbildung eines grossflächigen Ozonlochs aufschoben. Den Grund kennen die Klimaexperten nicht. "Das macht die Sache ja gerade spannend", sagt Bittner und freut sich auf die Lösung des Problems. Weil die Meteorologie aber komplex bis zum Rande des Chaos ist, werden die Atmosphärenphysiker das Geheimnis des Polaren Wirbels von 2015 entschlüsselt haben, wenn schon der nächste polare Wirbel über der Antarktis aufgezogen ist. Die Chancen einer Prognose stehen damit schlecht.

Vergleich des antarktischen Ozonlochs vom 8.11.2014 und 8.11.2015. (Bild: NOAA)Die Folgen seines sorgenlosen Tuns aus insgesamt vielleicht sechs Jahrzehnten großmaßstäblicher FCKW-Produktion werden den Menschen noch lange beschäftigen. "Man muss abwarten, bis das Chlor signifikant aus der Stratosphäre verschwunden ist", so Jens-Uwe Grooß vom Forschungszentrum Jülich, "das dauert in der Größenordnung 50 Jahre." Bis zur Jahrhundertmitte wird das Chlor stark genug sein, die Ozonschicht massiv auszudünnen und die UV-Belastung am Boden besorgniserregend hochzutreiben. Erst 2080, so schätzt MPI-Forscher Christoph Brühl, wird das Ozonloch über dem Südpolargebiet dauerhaft geschlossen sein.