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PolarNEWS Magazin - 16 - CH

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Wie die schädlichen

Wie die schädlichen FCKW-Verbindungen so hoch in den Himmel gelangen, wissen Forscher schon lange: mit dem Polarwirbel. Während der Polarnächte, wenn monatelang kein Sonnenlicht die Gegend erreicht, entstehen über den Eisdecken stabile Tiefdruckgebiete. Darin bauen sich Winde auf, die in entgegengesetzter Richtung zur Erdumdrehung im Kreis um den Pol wehen und die FCKW-Verbindungen mit sich in die Höhe tragen. Diese Winde stabilisieren sich über der sogenannten Wetterschicht auf rund 10 Kilometern über den Eisdecken. Vom Winde verweht In der Antarktis können sich diese Winterwinde relativ ungestört aufbauen, weil die Antarktis gross und flach ist. Auf der Nordhalbkugel stehen den Winden am Rand des Tiefdruckgebietes aber ganze Bergketten, Landmassen und die Abwärme warmer Meeresströmungen wie des Golfstroms «im Weg»: Das führt zu Verwirbelungen von kalter und vergleichsweise warmer Luft, der Polarwirbel kann nicht so stark auskühlen wie im Süden und ist auch nicht so konstant. Das ist auch der Grund, warum das Ozonloch bisher nur über der Antarktis entstand. Hier ist es in der kritischen Zone der Stratosphäre 10 bis 15 Grad kälter als im Norden. Was aber nicht bedeutet, dass die Ozonschicht über dem Nordpol unbehelligt bleibt: Je nach Zusammenspiel von Kälte beziehungsweise der Entstehung der nordpolaren Stratosphärenwolken und dem Polarwirbel kommt es auch in der nördlichen Stratosphäre zum Abbau der Ozonschicht. Das ist in einem geringen Ausmass sogar ein natürlicher Prozess. Kritisch wird es aber, wenn durch die von den Menschen hergestellten FCKW-Verbindungen mehr als 40 Prozent des Ozons in der Stratosphäre vernichtet wird. Meteorologen beobachteten Mitte der Neunziger Jahre zum ersten Mal einen signifikanten Abbau der Ozonschicht über dem Nordpol: Sie berechneten, dass an die 30 Prozent des Ozons zerstört wurden. Das war einerseits so «wenig», dass sich die Ozonschicht während der Sommermonate mehr oder weniger selber wieder regenerieren konnte. Anderseits war der Abbau der Ozonschicht nicht jedes Jahr gleich hoch. Im Winter 2010/11 kam es aber zu einem fatalen meteorologischen Zusammenspiel der beiden Faktoren Kälte und Polarwirbel: Die Ozonschicht in der Stratosphäre kühlte schon früh im Winter auf unter minus 80 Grad aus. Gleichzeitig waren die Winde des Polarwirbels ungewöhnlich konstant und kalt. Erstes Ozonloch im Norden So konnten die in die Höhe getragenen FCKW-Verbindungen schon früh und unter «optimalen Bedingungen» ihr zerstörerisches Werk beginnen – der Abbau des Ozons betrug über 40 Prozent. Somit war der Punkt überschritten, bei dem Meteorologen von einem Ozonloch reden. In der Zone zwischen 18 und 20 Kilometern über dem Eis, wo das Maximum der eigentlichen Ozonschicht liegt, betrug der Verlust von Ozon-Molekülen gar 80 Prozent. Zum Zeitpunkt seiner grössten Ausdehnung war das Ozonloch mit 2 Millionen Quadratkilometern rund fünf Mal so gross wie Deutschland. An 27 Tagen während der Monate März und April 2011 waren die Messwerte der Ozondichte extrem gering. Gemessen wird übrigens in Dobson-Einheiten, benannt nach dem englischen Physiker und Meteorologen Gordon Dobson (1889– 1976), der ein ebenfalls nach ihm benanntes Spektrophotometer zur Messung der Ozondichte entwickelte. AWI-Forscher Jürgen Graeser startet einen Wetterballon mit Ozonsonde an der Awipev-Forschungsbasis in Ny-Ålesund. ©Heiko Gericke/Alfred Wenger Institute, Red Bull Stratos 46 PolarNEWS

Im Nordpolarwinter 2011/12 entstand kein Ozonloch über der Arktis. Beziehungsweise betrug der Abbau des Ozons in der Stratosphäre wieder um die «üblichen» 30 Prozent. Der Winter hat zwar kalt angefangen, verlief dann aber relativ milde, der Polarwirbel wurde dank eines ausgeprägten Hochdruckgebiets über Europa mit warmer Luft «aufgeheizt». Glück gehabt? War das Ozonloch 2011 ein einmaliges Ereignis aufgrund aussergewöhnlicher Umstände? Wissenschaftler bestätigen zwar die aussergewöhnlichen Umstände, sind sich aber über die Einmaligkeit nicht so sicher. «Wir beobachten einen langfristigen Trend, wonach es in der Stratosphäre der Arktis immer kälter wird», sagt der eingangs zitierte AWI-Forscher Markus Rex gegenüber dem Nachrichtenmagazin «Spiegel online». Was nichts anderes bedeutet, als dass in den kommenden Jahren die kritische Temperatur von minus 78 Grad in einer Höhe zwischen 18 und 20 Kilometern früher erreicht werden könnte und somit über einen längeren Zeitraum Ozon zerstört wird. Prognosen sind schwierig Einig sind sich die Forscher allerdings nicht. Ihre Prognosen gehen wie immer bei Untersuchungen globalen Ausmasses mit so vielen unbekannten Faktoren weit auseinander. Die einen sagen, dass noch immer FCKW-Verbindungen und andere von Menschen gemachte Chemikalien (zum Beispiel das Lachgas genannte Distickstoffmonoxid N 2 O) in den Himmel aufsteigen und dort weiterhin den Schaden nur vergrössern werden. In der Arktis habe deshalb mit Verzögerung begonnen, was in der Antarktis 1984 zum ersten Mal festgestellt wurde: ein alljährliches Ozonloch. Andere Forscher sind der Meinung, dass das 1987 im Montreal-Protokoll beschlossene und ab 1995 geltende internationale Verbot der Herstellung von FCKW-Verbindungen nun langsam seine Wirkung zeige: In den letzten fünf Jahren hat die Grösse des Ozonlochs über der Antarktis stetig abgenommen – und das Ozonloch über der Arktis vom vergangenen Jahr sei «bloss» ein «statistischer Ausreisser». Beide Lager untersuchen aber derzeit, ob der durch Kohlenstoffdioxid (CO 2 ) verursachte Treibhauseffekt die Erholung der Ozonschicht eher fördert oder behindert. Das Ergebnis wäre dann je nach dem die gute oder die schlechte Nachricht. Offen bleibt vorläufig auch die Frage, warum es in der Stratosphäre immer kälter wird, während in der darunter liegenden Arktis und Antarktis die Temperaturen Weltrekord-Fallschirmspringer Felix Baumgartner startete etwa in der Mitte der Stratosphäre. kontinuierlich steigen. Und warum sich ausgerechnet die Arktis schneller erwärmt als andere Erdteile. Viele offene Fragen Die Forschungen, die Antworten auf diese Rätsel bringen sollen, konzentrieren sich derzeit auf die Tropopause: So bezeichnen Meteorologen die Grenze zwischen der Troposphäre und der Stratosphäre. Letztere kennen wir bereits, erstere ist die unterste Atmosphärenschicht über der Erdoberfläche: Über den Polen reicht sie bis etwa 8 Kilometer in den Himmel, über dem Äquator sind es rund 15 Kilometer. Die Tropopause wirkt wie ein Trennriegel zwischen der darunter liegenden, feuchten, sich mit zunehmender Höhe abkühlenden Troposphäre und der darüber sich befindenden trockenen Stratosphäre, in der die Temperatur mit steigender Höhe wegen der «Aufnahme» der UV-Strahlen wieder zunimmt. Zusätzlich wirkt die Tropopause ein Stück weit auch als Barriere für das aufsteigende Kohlenmonoxid und andere Gase, was den sogenannten Treibhauseffekt auslöst. Man nimmt nun an, dass das Aufheizen der unteren Atmosphäre wegen dieser Barriere dazwischen gleichzeitig das Auskühlen der oberen Atmosphäre begünstigt. Aber endgültig bewiesen ist das nicht. Immerhin: Im vergangenen November veröffentlichte die Weltmeteorologie-Organisation die Meldung, dass die Forscher ein weiteres Schrumpfen des Ozonlochs über dem Südpol festgestellt haben. Wir können also hoffen. PolarNEWS 47

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