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Wirtschaft und Umwelt
Hautkrebs- und Erblindungsgefahr wie auf der Südhalbkugel bald auch im Norden?
Rekord-Ozonloch über dem Nordpol
Von Monika Landgraf und Peter Kleinert
Ein Rekord-Ozonloch über der Arktis von bislang nie beobachteter Größe wird in den kommenden Wochen von Wissenschaftlern des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) erwartet. Mit Daten des im KIT entwickelten MIPAS-Gerätes auf dem europäischen Umwelt-Satelliten ENVISAT konnten die KIT-Wissenschaftler gemeinsam mit Kollegen aus Oxford den Beginn eines Phänomens beobachten, das in dieser Ausprägung bisher nur über dem Südpol auftrat. Wenn es über der Arktis so weiter geht, dürfte die Gefahr von Hautkrebs und Erblindung wegen der durch die Ozonschicht nicht wie bisher ausreichend gemilderten UV-Strahlung der Sonne auch auf der Nordhalbkugel größer werden.
Messungen von Ozon auch durch Daten des europäischen Wettersatelliten MetOP-A
Dieses Bild vom 9.3.2011 zeigt einen sehr
stark reduzierten Ozongehalt in der
Stratosphäre über der Arktis. Violett und
blaue Farben entsprechen sehr geringen
Ozonkonzentrationen.
„Wissenschaftler des Instituts für Meteorologie und Klimaforschung (IMK) des KIT bereiten schon seit Anfang Februar stratosphäri- sche Ballonmessungen auf der ESRANGE-Basis in Kiruna (Nordschweden) vor“, erklärt Professor Dr. Johannes Orphal, Leiter des IMK, Bereich Atmosphärische Spurengase und Fernerkundung. „Bislang konnten die Höhenballons wegen der in diesem Jahr extremen Winde noch nicht starten. Diese schwierigen Messungen werden aber in den nächsten Wochen viele spannende Details über die in diesem Jahr sehr ungewöhn- liche Atmosphäre über dem Nordpol enthüllen.“ An der Messkampagne sind zahlreiche Wissenschaftler aus Deutschland, Frankreich, Russland und den Niederlanden sowie die französischen Agenturen CNES und CNRS beteiligt.
Online-Flyer Nr. 294 vom 23.03.2011
Hautkrebs- und Erblindungsgefahr wie auf der Südhalbkugel bald auch im Norden?
Rekord-Ozonloch über dem Nordpol
Von Monika Landgraf und Peter Kleinert
Ein Rekord-Ozonloch über der Arktis von bislang nie beobachteter Größe wird in den kommenden Wochen von Wissenschaftlern des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) erwartet. Mit Daten des im KIT entwickelten MIPAS-Gerätes auf dem europäischen Umwelt-Satelliten ENVISAT konnten die KIT-Wissenschaftler gemeinsam mit Kollegen aus Oxford den Beginn eines Phänomens beobachten, das in dieser Ausprägung bisher nur über dem Südpol auftrat. Wenn es über der Arktis so weiter geht, dürfte die Gefahr von Hautkrebs und Erblindung wegen der durch die Ozonschicht nicht wie bisher ausreichend gemilderten UV-Strahlung der Sonne auch auf der Nordhalbkugel größer werden.
Messungen von Ozon auch durch Daten des europäischen Wettersatelliten MetOP-A
Quelle: ESA
Der Ozonabbau hat erst vor kurzem begonnen und wird sich in den nächsten Wochen weiter beschleunigen, solange der polare Wirbel stabil bleibt. Satellitenmessungen und Modelle zeigen in diesem Winter einen ungewöhnlich stabilen Luftwirbel über dem Nordpol, der für enorme Windstärken und sehr kalte Temperaturen sorgt. In diesem arktischen Wirbel finden spezielle chemische Prozesse statt, die zu einem sehr schnellen katalytischen Ozonabbau führen, sobald das erste Sonnenlicht auf die polare Atmosphäre fällt. Ein vergleichsweise großer, stabiler und bis ins Frühjahr anhaltender Wirbel wurde bislang nur über der Antarktis beobachtet. Ein Zusammenhang mit dem vergleichsweise milden Winter und dem Klimawandel liegt nahe, erfordert aber weitere, genauere Untersuchungen.
Dieses Bild vom 9.3.2011 zeigt einen sehr
stark reduzierten Ozongehalt in der
Stratosphäre über der Arktis. Violett und
blaue Farben entsprechen sehr geringen
Ozonkonzentrationen.
Quelle: Dr. A. Dudhia, Univ. of Oxford / KIT
Hintergrund
Das so genannte Ozonloch, eine starke Abnahme der Ozonschicht in der mittleren Atmosphäre – der Stratosphäre – in Höhen zwischen 10 bis 50 km, ist ein atmosphärisches Phänomen, das Mitte der 1980er Jahre entdeckt wurde. In voller Ausprägung trat es bisher nur über der Antarktis auf, wo sich in den meisten Jahren ein sehr stabiler Polarwirbel, eine Kaltluftströmung, die um den Südpol kreist, ausbildet. Innerhalb dieses Wirbels herrschen sehr tiefe Temperaturen, die eine Voraussetzung für die Entstehung des Ozonlochs sind. Eine weitere Voraussetzung ist Chlor, das durch katalytische Prozesse für den Ozonabbau verantwortlich ist. Durch die von Menschen eingesetzten Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW’s) ist der Chlorgehalt in der mittleren Atmosphäre in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts stark angestiegen und wurde erst durch das Montreal-Protokoll 1989 eingedämmt.
Das Montrealer Protokoll über Stoffe, die zu einem Abbau der Ozonschicht führen, ist ein multilaterales Umweltabkommen und damit ein völkerrechtlich verbindlicher Vertrag des Umweltrechts. Es wurde am 16. September 1987 von den Vertragsparteien des Wiener Übereinkommens zum Schutz der Ozonschicht angenommen und ist eine Konkretisierung dieses Abkommens. Es trat am 1. Januar 1989 in Kraft. Die Staaten bekennen sich darin laut Präambel zu ihrer Verpflichtung, „geeignete Maßnahmen zu treffen, um die menschliche Gesundheit und die Umwelt vor schädlichen Auswirkungen zu schützen, die durch menschliche Tätigkeiten, welche die Ozonschicht verändern, wahrscheinlich verändern, verursacht werden oder wahrscheinlich verursacht werden“.
Das Montrealer Protokoll beruht auf dem Vorsorgeprinzip und gilt als Meilenstein im Umwelt-Völkerrecht. Die Unterzeichnerstaaten verpflichten sich darin zur Reduzierung und schließlich zur vollständigen Abschaffung der Emission von chlor- und bromhaltigen Chemikalien, die stratosphärisches Ozon zerstören. Zu den geregelten Stoffen gehören zum Beispiel Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW), Halone, Bromide und Tetrachlorkohlenstoff. Derzeit nicht erfasst ist bislang Distickstoffoxid (Lachgas), welches u. a. aufgrund der drastischen Senkung der FCKW-Emissionen nun zur bedeutendsten Quelle ozonschädlicher Emissionen geworden ist.
Während sich das Anwachsen der FCKW/FKW-Konzentration nach 1989verlangsamte und inzwischen eine langsame Abnahme eingetreten ist, stieg die atmosphärische Konzentration der Treibhausgase Kohlendioxid und Lachgas zwischen 1979 und 2010 stetig an, eine Wirkung des 2005 in Kraft getretenen Kyoto-Protokolls ist nicht zu erkennen. Nach einer kurzzeitigen Stagnationsphase nimmt auch die Methankonzentration seit 2006 erneut zu.
Bei den tiefen Temperaturen im Polarwirbel entstehen in der Stratosphäre polare stratosphärische Wolken (PSC’s). An den Kristallen dieser Wolken wird Chlor aus so genannten Reservoirgasen, in denen es normalerweise chemisch inaktiv gespeichert ist, befreit und steht dann in reaktiver Form zur Verfügung. Sobald nach dem Polarwinter die Sonne aufgeht, setzt mit Hilfe von UV-Strahlung der katalytische Ozonabbau ein. Über dem Nordpol bildet sich normalerweise kein stabiler Polarwirbel aus, da die ungleichmäßige Landverteilung die Strömungen stört. Deshalb gibt es auch keine ausreichend tiefen Temperaturen für die Entstehung der PSC’s und damit weniger reaktives Chlor.
In diesem Winter ist die Situation anders: Erstmals hat sich ein über einen langen Zeitraum stabiler Polarwirbel auch über dem Nordpol ausgebildet. Damit sind die Temperaturverhältnisse mit dem Südpol vergleichbar, es entstehen PSC’s, damit reaktives Chlor. Die Wissenschaftler erwarten ein Ozonloch, das in seinen Ausmaßen mit dem Ozonloch über dem Südpol vergleichbar sein könnte, zumal es derzeit noch keine Hinweise gibt, dass der Polarwirbel zusammenbricht.
Ob die starke Ausprägung des Polarwirbels in diesem Jahr ein zufälliges Ereignis ist oder mit dem Klimawandel zusammenhängt, ist derzeit noch offen. Hierfür sind umfangreiche Modellrechnungen notwendig. (PK)
Das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist eine Körperschaft des öffentlichen Rechts und staatliche Einrichtung des Landes Baden-Württemberg. Es nimmt sowohl die Mission einer Universität als auch die Mission eines nationalen Forschungszentrums in der Helmholtz-Gemeinschaft wahr. Das KIT verfolgt seine Aufgaben im Wissensdreieck Forschung – Lehre – Innovation.
Dieser etwas erweiterte Artikel stammt vom Informationsdienst Wissenschaft http://idw-online.de/de/news413041
Zum Thema finden Sie in dieser Ausgabe den Dokumentarfilm mit Ozonforschern am Polarkreis in Schweden "Wenn die Sonne gefährlich wird"
Online-Flyer Nr. 294 vom 23.03.2011
