Ozonabbau über der Arktis

Das Forschungszentrum Jülich stellt Berechnungen des Ozonrückgangs über der Arktis für den aktuellen Winter online zur Verfügung.

Vor 30 Jahren wurde das Ozonloch entdeckt, das sich regelmäßig im Winter und Frühling über der Antarktis bildet. Die Prozesse, die zu diesem Ozonabbau führen, sind grundsätzlich verstanden. Anthropogene, also durch den Menschen verursachte Emissionen von Fluorkohlenwasserstoffen (FCKW), haben Chlorverbindungen freigesetzt, die katalytisch Ozon abbauen können. Ein wichtiger Teilprozess ist die sogenannte Chlor-Aktivierung auf stratosphärischen Partikeln, für die niedrige Temperaturen unterhalb von etwa -80°C nötig sind. Eine Folge des Ozonabbaus ist eine Erhöhung der ultravioletten (UV)-Strahlung, was beim Menschen verstärkt zu Sonnenbrand und Hautkrebs führen kann, aber auch Folgen für verschiedene Ökosysteme haben kann.

Der chlor-katalysierte Ozonabbau findet auch im arktischen Frühling statt, ist jedoch durch die typischerweise wärmeren Temperaturen nicht so deutlich ausgeprägt. Außerdem ist der arktische Ozonabbau von Jahr zu Jahr sehr variabel. Im Jahr 2011 waren die stratosphärischen Temperaturen so niedrig, dass sich der bisher stärkste Ozonabbau ergab.

Online-Plattform zeigt arktischen Ozonverlust

Im Rahmen der Wissensplattform "Erde und Umwelt" (ESKP) wurde am Forschungszentrum Jülich (FZJ) eine Webseite eingerichtet, die den arktischen Ozonverlust des aktuellen Winters im Vergleich mit früheren Wintern mit folgenden Inhalten zeigt:

  • Bestimmungen des Volumens der Atmosphäre unterhalb einer kritischen Schwelltemperatur (VPSC), aus dem der Ozonverlust abgeschätzt werden kann  
  • Berechnungen des Ozonverlustes ab November für den aktuellen Winter mit dem Jülicher Modell CLaMS
  • den Vergleich dieser beiden Größen mit früheren Wintern
  • eine Grafik, die den Anstieg der UV-Strahlung für eine bestimmte Abnahme der Ozonsäule verdeutlicht, um die potenziellen Risiken einschätzen zu können.

Im Winter 2014/2015 war es vergleichsweise warm in der Stratosphäre, so dass der zu erwartende Ozonabbau in diesem Jahr eher gering war. Im Winter 2015/2016 waren die Temperaturen in der arktischen Stratosphäre äußerst niedrig. Dies hat zu Ozonverlusten geführt, wie sie bisher noch nicht beobachtet wurden. Die Abnahme der Ozonsäule betrug bis Anfang März über 100 DU. Durch die niedrigen Sonnenstand in dieser Zeit, ist der UV-Index in unseren Breiten jedoch noch niedrig. Durch eine Stratosphären-Erwärmung beginnt der Wirbel Mitte März dann auseinanderzubrechen. Sollten in dieser Zeit Teile des Polarwirbels zu mittleren Breiten verschoben werden, könnten die hier bereitgestellten Berechnungen ein Frühwarnsystem für erhöhte UV-Belastung sein.

Zusammenfassung für den Winter 2015/2016:

  • Die stratosphärischen Temperaturen im Winter 2015/2016 waren so niedrig wie in den letzten Jahrzehnten noch nie beobachtet.
  • Dadurch wurden Polare Stratosphärenwolken (PSCs) in weiten Bereichen zwischen etwa 14 und 26 Kilometern Höhe beobachtet, das ist weit mehr als normalerweise beobachtet.
  • Dies führte zu Chlor-Aktivierung und im Sonnenlicht zum katalytischen Ozonabbau. Nach Berechnungen mit dem Modell CLaMS ist der Ozonverlust in der Säule größer, als im bisherigen "Rekordwinter" 2011.
  • Anfang März fand eine sogenannte Stratosphärenerwärmung statt, die -wie in jedem Jahr- zum Zusammenbruch des Polarwirbels führte.
  • Seit etwa 10. März stoppte der katalytische Ozonabbau, da sich inzwischen die "aktiven Chlorverbindungen" wieder nach HCl und ClONO2 umgewandelt haben (konsistent im Modell und in den Beobachtungen).
  • Aus den niedrigeren Ozonsäulen resultierte eine leichte Erhöhung des UV-Strahung am Boden. Allerdings ist die UV-Einstrahlung in diesen Breiten und zu dieser Jahreszeit gering. Dort, wohin die Luftmassen des Polarwirbel verschoben wurden, bedeutet das einen UV-Index Anfang März, wie man ihn normalerweise erst Ende März erwarten würde. Extrem hohe UV-Werte wie im Antarktischen Frühling unter dem Ozonloch traten nicht auf.

Weiterführende Informationen

 Ozonabbau über der Arktis: Steigende UV-Werte möglich (Pressemitteilung Forschungszentrum Jülich)
 Das Ozonloch über der Antarktis ist so groß wie seit neun Jahren nicht mehr. Der Stratosphärenforscher Jens-Uwe Grooß vom Forschungszentrum Jülich erklärt, warum es dennoch keinen Grund zur Besorgnis gibt. Zum Interview »

Text, Fotos und Grafiken soweit nicht andere Lizenzen betroffen: eskp.de | CC BY 4.0
eskp.de | Earth System Knowledge Platform – die Wissensplattform des Forschungsbereichs Erde und Umwelt der Helmholtz-Gemeinschaft

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