Infoblatt Ozonloch


Informationen und Bilder zum Thema Ozonloch



Ozonloch über der Antarktis am 17.09.2001 (NASA)


Bedeutung und Funktion der Ozonschicht

Die Bezeichnung Ozonloch wird für die starke Abnahme der Ozonkonzentration innerhalb der Ozonschicht verwendet, die in der sogenannten Stratosphäre die Erde wie ein schützender Filter umgibt. Fehlt dieser Schutz, erreichen mehr kurzwellige ultraviolette Strahlen der Sonne (UV-Licht) die Erdoberfläche.
Überhöhte UV-Strahlen können unter anderem Hautkrebs verursachen und zur Schädigung etlicher Organismen führen. Ohne die schützende Ozonschicht hätte sich das Leben auf der Erde, so wie wir es kennen, nicht entwickeln können.


Entstehung von Ozon

Ozon entsteht auf folgende Weise: Treffen die UV-Strahlen der Sonne auf ein Sauerstoffmolekül (O2), spalten sie dieses. Die dabei freiwerdenden hochreaktiven freien Sauerstoffatome, sogenannte Radikale, verbinden sich sofort mit einem noch ungespaltenen Sauerstoffmolekül zu Ozon (O3). Treffen nun wiederum UV-Strahlen auf dieses Molekül, zerfällt es wieder in ein Sauerstoffradikal und ein Sauerstoffmolekül. Die Strahlung wird dabei absorbiert und Energie freigesetzt, die zur Erwärmung der Stratosphäre beiträgt. Das einzelne Sauerstoffatom kann nun entweder mit einem Sauerstoffmolekül erneut Ozon bilden oder aber ein Ozonmolekül zerstören, indem es sich mit ihm verbindet und ihm ein Sauerstoffatom "klaut". Das Resultat sind in diesem Fall zwei Sauerstoffmoleküle.
Das Ozon, welches in der Ozonschicht mehr als einhundert mal stärker konzentriert ist als in der Troposphäre, absorbiert Licht der Wellenlängen zwischen 290 und 320 Nanometer. Über den Tropen finden durch die intensive UV-Strahlung am meisten Auf- und Abbauprozesse des Ozons statt, in den kälteren höheren Breiten überwiegen die Abbauprozesse, deshalb ist die Ozonschicht dort besonders empfindlich.


Zerstörung der Ozonschicht

Ohne Einwirkungen von außen befinden sich die Auf- und Abbauprozesse von Ozon global gesehen im Gleichgewicht, problematisch wird es dann, wenn durch Katalysatoren wie z. B. Stickoxid-, Brom- oder Chlorradikale zusätzlich Ozon zerstört wird. Diese Stoffe kommen auch natürlich in der Atmosphäre vor, durch anthropogenen Einfluss jedoch erhöht sich deren Konzentration stark.
Die aus Treibgasen, Kühlmitteln und Reinigungsmitteln freigesetzten Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW) und Halone erweisen sich dabei als besonders effektive Ozon-Zerstörer. FCKW sind extrem stabil und können Jahrzehnte in der unteren Atmosphärenschicht verbleiben. Gelangen sie jedoch in höhere Schichten, zerfallen sie unter dem Einfluss der UV-Strahlung. Freigesetzte Chloratome zerstören das Ozon nicht nur, sie erschweren auch die Neubildung von Ozon, da sie die Zahl der freien Sauerstoffradikale reduzieren. In den 1990er Jahren einigten sich die Industrieländer auf ein Verbot der Herstellung von Fluorchlorkohlenwasserstoffen. Die Emissionen dieser Ozon-zerstörenden Chlorverbindungen sind seitdem auch deutlich zurückgegangen, die extreme Haltbarkeit der FCKW führt jedoch dazu, dass der heute beobachtete Ozonschwund größtenteils auf Verbindungen zurückgeht, die schon in den fünfziger und sechziger Jahren emittiert worden sind. Seit 1995 sinken die ozon-schädigenden Chemikalien in der unteren Atmosphäre allerdings wieder. Mittlerweile geht die NASA davon aus, dass sich das Ozonloch bis zum Jahr 2068 endgültig geschlossen haben wird.
Die Ozonschicht wird jedoch auch durch das Treibhausgas Methan und Stickoxide beeinflusst. Stickoxide gehen Verbindungen mit dem "Ozonzerstörer" Chlor ein und spielen deshalb eine wichtige Rolle. Daher wird nach einem weiteren Modell die Ozonkonzentration bis 2050 zunächst wieder langsam ansteigen, dann jedoch erneut sinken, vor allem wegen der steigenden Stickoxid-Konzentration. Die Konzentration der Ozonkiller Chlor und Brom wird nur langsam absinken.
Auch der Treibhauseffekt hat Auswirkungen auf die Ozonschicht: Da sich bei einer Erwärmung der Troposphäre die darüber liegende Stratosphäre abkühlen wird, wird dort der Ozonabbau weiter begünstigt.


Jährlicher Zyklus

Das Ozonloch über der Antarktis entsteht regelmäßig kurz nach den extrem kalten Wintermonaten. Beim polaren Ozonabbau spielen polare Stratosphärenwolken aus Salpetersäure und Eiskristallen, die sich unter sehr kalten Bedingungen bilden, eine wichtige Rolle, da an ihrer Oberfläche die entscheidenden katalytischen ozonzerstörenden Reaktionen stattfinden. Durch steigende Temperaturen im Polarfrühling zerfallen die im Winter angereicherten Chlormoleküle in der Stratosphäre in unzählige hoch reaktive Chlorradikale. Die Ozonzerstörung verläuft dementsprechend dramatisch. Im Verlauf der wärmeren Jahreszeit schließt sich das Ozonloch allmählich wieder.
Im Jahr 2002 schloss sich das Ozonloch über der Antarktis bedeutend früher als in den Jahren zuvor. Nach Ansicht von Wissenschaftlern ist dies jedoch nicht auf einen Rückgang der Schadstoffe zurückzuführen, der zwar messbar, aber zur Erklärung dieses Phänomens unzureichend ist. Vielmehr beeinflussten atmosphärische Strömungen die Temperaturverteilung ungewöhnlich stark. So hatte das Ozonloch über der Antarktis am 19.09.2002 seine diesjährige maximale Größe von 20,5 Mio. km² erreicht, aber bereits am 29.09.2002 betrug seine Größe nur noch 2 Mio. km².
Seine bisher maximale Ausdehnung erreichte das Ozonloch über der Antarktis im Jahr 2006. Mit einer Fläche von 27,45 Mio. km² wurde im September des Jahres ein Rekord gemessen.
Im Winter 2010/2011 entdeckten Forscher erstmals ein Ozonloch auch über der Arktis, das mit 2 Mio. qkm fast sechsmal so groß wie Deutschland gewesen ist. Aufgrund höherer Temperaturen in der Stratosphäre schloss sich das Ozonloch 2012 wieder. Da auch bei Vulkanausbrüchen Schwefelverbindungen in die Erdatmosphäre geschleudert werden und dort Schwefelsäurewolken bilden, die ähnlich katalytisch wirken, warnen einige Wissenschaftler, dass sich durch ein Zusammentreffen von verstärkter Vulkantätigkeit (nicht notwendigerweise auf der Nordhalbkugel) und kalter Witterung auch der Zustand der Ozonschicht über der Arktis dramatisch verschlechtern könnte. Computersimulationen haben gezeigt, dass das frühe und rasche Wachstum des antarktischen Ozonlochs in den frühen 1980er Jahren zum großen Teil auch durch große Vulkanausbrüche ausgelöst wurde.


Quelle: Geographie Infothek
Autor: Sebastian Siebert, Wiebke Hebold
Verlag: Klett
Ort: Leipzig
Quellendatum: 2012
Seite: www.klett.de
Bearbeitungsdatum: 04.06.2012