Die Ozonschicht ist ein wesentlicher Bestandteil dessen, was die Erde bewohnbar macht. Diese Region der Stratosphäre ist dafür verantwortlich, den größten Teil der ultravioletten Strahlung der Sonne zu absorbieren und so sicherzustellen, dass terrestrische Organismen nicht bestrahlt werden. Seit den 1970er Jahren bemerkten die Wissenschaftler einen stetigen Rückgang dieser Schicht um die südliche Polarregion sowie einen starken saisonalen Rückgang. Dieses letztere Phänomen, das als „Ozonloch“ bekannt ist, ist seit Jahrzehnten ein wichtiges Anliegen.
Versuche, diese Situation zu beheben, konzentrierten sich auf die Reduzierung des Einsatzes von Industriechemikalien wie Fluorchlorkohlenwasserstoffen (FCKW). Diese Bemühungen gipfelten 1987 in der Unterzeichnung des Montrealer Protokolls, das den vollständigen Ausstieg aus ozonschädigenden Substanzen (ODS) forderte. Und laut einer kürzlich von einem Team von NASA-Wissenschaftlern durchgeführten Studie zeigt das Ozonloch Anzeichen einer signifikanten Erholung.
Die Studie mit dem Titel „Rückgang des Ozonabbaus in der Antarktis und des Chlors in der unteren Stratosphäre, bestimmt aus Beobachtungen von Sura-Mikrowellengliedern“ wurde kürzlich in der Fachzeitschrift veröffentlicht Geophysikalische Forschungsbriefe. Die Studie wurde von Susan E Strahan geleitet und von Anne R. Douglass, zwei Wissenschaftlern des Atmospheric Chemistry and Dynamics Laboratory der NASA Goddard, gemeinsam verfasst.
Für ihre Studie konsultierte das Team Daten des Aura-Satelliten der NASA, der seit 2005 die südliche Polarregion überwacht. Nach seinem Start im Jahr 2004 bestand der Zweck des Aura-Satelliten darin, Messungen von Ozon, Aerosolen und Schlüsselgasen durchzuführen die Erdatmosphäre. Und nach den seit 2005 gesammelten Messwerten hat die Reduzierung des Einsatzes von FCKW zu einem Rückgang des Ozonabbaus um 20% geführt.
Einfach ausgedrückt sind FCKW langlebige chemische Verbindungen, die aus Kohlenstoff, Chlor und Fluor bestehen. Seit der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts werden sie in einer Reihe industrieller Anwendungen wie der Kühlung (als Freon), in chemischen Aerosolen (als Treibmittel) und als Lösungsmittel eingesetzt. Schließlich steigen diese Chemikalien in die Stratosphäre auf, wo sie UV-Strahlung ausgesetzt werden und in Chloratome zerlegt werden.
Diese Chloratome verwüsten die Ozonschicht und katalysieren sie unter Bildung von Sauerstoffgas (O²). Diese Aktivität beginnt etwa im Juli im Winter der südlichen Hemisphäre, wenn die Sonnenstrahlen die Katalyse von Chlor- und Bromatomen aus FCKW in der Atmosphäre verstärken. Bis September (d. H. Frühling in der südlichen Hemisphäre) erreicht die Aktivität ihren Höhepunkt, was auf das „Ozonloch“ zurückzuführen ist, das Wissenschaftler erstmals 1985 feststellten.
In der Vergangenheit haben statistische Analysestudien gezeigt, dass der Ozonabbau seitdem zugenommen hat. Diese Studie, bei der erstmals die chemische Zusammensetzung im Ozonloch gemessen wurde, zeigte jedoch, dass der Ozonabbau abnimmt. Darüber hinaus wurde darauf hingewiesen, dass der Rückgang auf den Rückgang des FCKW-Einsatzes zurückzuführen ist.
Susan Strahan erklärte kürzlich in einer Pressemitteilung der NASA: „Wir sehen sehr deutlich, dass Chlor aus FCKW im Ozonloch abfällt und dass dadurch weniger Ozon abgebaut wird.“ Um festzustellen, wie sich Ozon und andere Chemikalien in der Atmosphäre von Jahr zu Jahr verändert haben, haben sich Wissenschaftler auf Daten des Microwave Limb Sounder (MLS) des Aura-Satelliten gestützt.
Im Gegensatz zu anderen Instrumenten, die auf Sonnenlicht angewiesen sind, um Spektren von atmosphärischen Gasen zu erhalten, misst dieses Instrument diese Gase bzw. die Mikrowellenemissionen. Infolgedessen kann es zu einer wichtigen Jahreszeit Spurengase über der Antarktis messen - wenn die südliche Hemisphäre Winter erlebt und das Wetter in der Stratosphäre ruhig ist und die Temperaturen niedrig und stabil sind.
Die Änderung des Ozonspiegels vom Beginn bis zum Ende des Winters der südlichen Hemisphäre (Anfang Juli bis Mitte September) wurde von 2005 bis 2016 täglich mit MLS-Messungen berechnet. Während diese Messungen einen Rückgang des Ozonverlusts anzeigten, wollten Strahan und Douglass Verantwortlich war eine gewisse Reduzierung des Einsatzes von FCKW.
Dazu suchten sie in den MLS-Daten nach verräterischen Anzeichen von Salzsäure, die sich bei der Reaktion mit Methan bilden (jedoch nur, wenn das gesamte verfügbare Ozon aufgebraucht ist). Wie Strahan erklärte:
„Während dieser Zeit sind die Temperaturen in der Antarktis immer sehr niedrig, daher hängt die Ozonzerstörungsrate hauptsächlich davon ab, wie viel Chlor vorhanden ist. Dann wollen wir den Ozonverlust messen… Gegen Mitte Oktober werden alle Chlorverbindungen bequem in ein Gas umgewandelt. Durch Messung der Salzsäure haben wir also eine gute Messung des Gesamtchlors. “
Ein weiterer Hinweis kam in Form von Lachgaswerten, einem weiteren langlebigen Gas, das sich in weiten Teilen der Stratosphäre wie FCKW verhält - aber nicht wie FCKW abnimmt. Wenn die FCKW in der Stratosphäre abnehmen würden, würde dies bedeuten, dass im Vergleich zu Lachgas weniger Chlor vorhanden wäre. Durch den Vergleich der MLS-Messungen von Salzsäure und Lachgas pro Jahr stellten sie fest, dass der Chlorgehalt um etwa 0,8 Prozent pro Jahr abnahm.
Wie Strahan anzeigte, führte dies von 2005 bis 2016 zu einem Rückgang von 20%, was den Erwartungen entsprach. "Dies ist sehr nahe an dem, was unser Modell für diese Menge an Chlorabnahme vorhersagt", sagte sie. „Dies gibt uns die Zuversicht, dass der Rückgang des Ozonabbaus bis Mitte September, wie aus MLS-Daten hervorgeht, auf sinkende Chlorgehalte in FCKW zurückzuführen ist. Wir sehen jedoch noch keinen deutlichen Rückgang der Größe des Ozonlochs, da dies hauptsächlich durch die Temperatur nach Mitte September gesteuert wird, die von Jahr zu Jahr sehr unterschiedlich ist. "
Es wird erwartet, dass sich dieser Wiederherstellungsprozess fortsetzt, wenn FCKW allmählich die Atmosphäre verlassen, obwohl Wissenschaftler davon ausgehen, dass eine vollständige Wiederherstellung Jahrzehnte dauern wird. Dies sind sehr gute Nachrichten, wenn man bedenkt, dass das Ozonloch erst vor etwa drei Jahrzehnten entdeckt wurde und sich der Ozonspiegel etwa ein Jahrzehnt später zu stabilisieren begann. Dennoch wird, wie Douglass erklärte, eine vollständige Erholung wahrscheinlich erst in der zweiten Hälfte dieses Jahrhunderts stattfinden:
„FCKW haben eine Lebensdauer von 50 bis 100 Jahren und bleiben daher sehr lange in der Atmosphäre. Was das Ozonloch angeht, schauen wir auf 2060 oder 2080. Und selbst dann könnte es noch ein kleines Loch geben. "
Das Montrealer Protokoll wird oft und aus gutem Grund als Beispiel für wirksame internationale Klimaschutzmaßnahmen angepriesen. Das Protokoll wurde dreizehn Jahre nach Erreichen des wissenschaftlichen Konsenses über den Ozonabbau und nur zwei Jahre nach der alarmierenden Entdeckung des Ozonlochs geschlossen. In den folgenden Jahren blieben die Unterzeichner ihren Zielen verpflichtet und erreichten Zielreduzierungen.
Es ist zu hoffen, dass in Zukunft ähnliche Maßnahmen gegen den Klimawandel ergriffen werden können, der seit vielen Jahren Verzögerungen und Widerständen ausgesetzt ist. Aber wie der Fall des Ozonlochs zeigt, können internationale Maßnahmen ein Problem angehen, bevor es zu spät ist.
