Ozonabbau - Ozone depletion

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Audiosymbol „Was ist mit dem Ozonloch passiert?“ , Destillations- Podcast Folge 230, 17. April 2018, Science History Institute

Der Ozonabbau besteht aus zwei verwandten Ereignissen, die seit Ende der 1970er Jahre beobachtet wurden: einer stetigen Abnahme der Gesamtozonmenge in der Erdatmosphäre (der Ozonschicht ) um etwa vier Prozent und einer viel größeren Abnahme des stratosphärischen Ozons um die Polarregionen der Erde im Frühjahr . Letzteres Phänomen wird als Ozonloch bezeichnet . Zusätzlich zu diesen stratosphärischen Ereignissen gibt es im Frühjahr auch polare troposphärische Ozonzerstörungsereignisse .

Die Hauptursache für den Ozonabbau und das Ozonloch Chemikalien hergestellt, speziell hergestellte Halogenkohlenwasserstoff - Kältemittel , Lösungsmittel , Treibmittel und Schaum- Treibmittel ( Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW), HFCKW, Halone ), bezeichnet als ozonabbauende Substanzen ( ODS ). Diese Verbindungen werden durch turbulente Mischung in die Stratosphäre transportiert, nachdem sie von der Oberfläche emittiert wurden, und mischen sich viel schneller, als sich die Moleküle absetzen können. In der Stratosphäre setzen sie durch Photodissoziation Atome aus der Halogengruppe frei , die den Abbau von Ozon (O 3 ) in Sauerstoff (O 2 ) katalysieren . Es wurde beobachtet, dass beide Arten des Ozonabbaus mit zunehmenden Emissionen von Halogenkohlenwasserstoffen zunahmen.

Der Ozonabbau und das Ozonloch haben weltweit Besorgnis über erhöhte Krebsrisiken und andere negative Auswirkungen hervorgerufen. Die Ozonschicht verhindert, dass die meisten schädlichen Wellenlängen des ultravioletten (UV) Lichts durch die Erdatmosphäre dringen . Diese Wellenlängen verursachen Hautkrebs , Sonnenbrand , dauerhafte Blindheit und Katarakte , die aufgrund der Ozonverdünnung dramatisch zunehmen und Pflanzen und Tieren schaden. Diese Bedenken führten 1987 zur Annahme des Montrealer Protokolls , das die Produktion von FCKW, Halonen und anderen ozonabbauenden Chemikalien verbietet.

Das Verbot trat 1989 in Kraft. Die Ozonwerte stabilisierten sich Mitte der 1990er Jahre und begannen sich in den 2000er Jahren zu erholen, da die Verschiebung des Jetstreams auf der Südhalbkugel in Richtung Südpol aufgehört hat und möglicherweise sogar umgekehrt wird. Die Erholung wird sich voraussichtlich im nächsten Jahrhundert fortsetzen, und das Ozonloch wird voraussichtlich bis etwa 2075 das Niveau von vor 1980 erreichen. Im Jahr 2019 berichtete die NASA , dass das Ozonloch das kleinste seit seiner ersten Entdeckung im Jahr 1982 war.

Das Montrealer Protokoll gilt als das bisher erfolgreichste internationale Umweltabkommen.

Übersicht über den Ozonkreislauf

Der Ozonkreislauf

Am Ozon-Sauerstoff-Zyklus sind drei Formen (oder Allotrope ) von Sauerstoff beteiligt : Sauerstoffatome (O oder atomarer Sauerstoff), Sauerstoffgas ( O
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oder zweiatomiger Sauerstoff) und Ozongas ( O
3
oder dreiatomiger Sauerstoff). Ozon wird in der Stratosphäre gebildet, wenn Sauerstoffmoleküle nach der Absorption ultravioletter Photonen photodissoziieren. Dies wandelt ein einzelnes O . um
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in zwei atomaren Sauerstoff - Radikale . Die atomaren Sauerstoffradikale verbinden sich dann mit getrennten O
2
Moleküle zu zwei O
3
Moleküle. Diese Ozonmoleküle absorbieren ultraviolettes (UV) Licht, woraufhin sich Ozon in ein O- Molekül aufspaltet
2
und ein Sauerstoffatom. Das Sauerstoffatom verbindet sich dann mit einem Sauerstoffmolekül, um Ozon zu regenerieren. Dies ist ein fortlaufender Prozess, der endet, wenn ein Sauerstoffatom mit einem Ozonmolekül rekombiniert, um zwei O . zu bilden
2
Moleküle.

O + O
3
→ 2 O
2

Die Gesamtozonmenge in der Stratosphäre wird durch ein Gleichgewicht zwischen photochemischer Produktion und Rekombination bestimmt.

Ozon kann durch eine Reihe von Radikalkatalysatoren zerstört werden ; die wichtigsten sind das Hydroxyl-Radikal (OH·), Stickoxid- Radikal (NO·), Chlor- Radikal (Cl·) und Brom- Radikal (Br·). Der Punkt ist eine Notation, die darauf hinweist, dass jede Spezies ein ungepaartes Elektron hat und daher extrem reaktiv ist. All dies hat sowohl natürliche als auch künstliche Quellen; Gegenwärtig kommt das meiste OH· und NO· in der Stratosphäre natürlich vor, aber menschliche Aktivitäten haben den Chlor- und Bromgehalt drastisch erhöht. Diese Elemente kommen in stabilen organischen Verbindungen vor, insbesondere in Fluorchlorkohlenwasserstoffen , die aufgrund ihrer geringen Reaktivität in die Stratosphäre gelangen können, ohne in der Troposphäre zerstört zu werden. In der Stratosphäre werden die Cl- und Br-Atome durch die Einwirkung von ultraviolettem Licht aus den Stammverbindungen freigesetzt, z

CFCl
3
+ elektromagnetische Strahlung → Cl· + · CFCl
2


Globale monatliche durchschnittliche Gesamtozonmenge

Ozon ist ein hochreaktives Molekül, das mit Hilfe eines Katalysators leicht in die stabilere Sauerstoffform reduziert wird. Cl- und Br-Atome zerstören Ozonmoleküle durch eine Vielzahl von Katalysezyklen . Im einfachsten Beispiel eines solchen Kreislaufs reagiert ein Chloratom mit einem Ozonmolekül ( O
3
), wobei ein Sauerstoffatom Chlormonoxid (ClO) bildet und ein Sauerstoffmolekül ( O
2
). Das ClO kann mit einem zweiten Ozonmolekül reagieren, wobei das Chloratom freigesetzt wird und zwei Sauerstoffmoleküle entstehen. Die chemische Abkürzung für diese Gasphasenreaktionen lautet:

  • Cl· + O
    3
    → ClO + O
    2

    Ein Chloratom entfernt ein Sauerstoffatom aus einem Ozonmolekül, um ein ClO-Molekül herzustellen
  • ClO + O
    3
    → Cl· + 2 O
    2

    Dieses ClO kann auch ein Sauerstoffatom von einem anderen Ozonmolekül entfernen; das Chlor ist frei, diesen zweistufigen Zyklus zu wiederholen

Der Gesamteffekt ist eine Verringerung der Ozonmenge, obwohl die Geschwindigkeit dieser Prozesse durch die Auswirkungen von Nullzyklen verringert werden kann . Es wurden auch kompliziertere Mechanismen entdeckt, die zur Ozonzerstörung in der unteren Stratosphäre führen.

Ein einzelnes Chloratom würde Ozon (also einen Katalysator) bis zu zwei Jahre lang (die Zeitskala für den Rücktransport in die Troposphäre) kontinuierlich zerstören, außer bei Reaktionen, die es aus diesem Kreislauf entfernen, indem sie Reservoirspezies wie Chlorwasserstoff (HCl) bilden. und Chlornitrat ( ClONO
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). Brom zerstört Ozon pro Atom noch effizienter als Chlor, aber es gibt derzeit viel weniger Brom in der Atmosphäre. Sowohl Chlor als auch Brom tragen erheblich zum gesamten Ozonabbau bei. Laborstudien haben auch gezeigt, dass Fluor- und Jodatome an analogen Katalysezyklen teilnehmen. Fluoratome reagieren jedoch schnell mit Wasser und Methan zu stark gebundenem HF in der Stratosphäre der Erde, während jodhaltige organische Moleküle in der unteren Atmosphäre so schnell reagieren, dass sie die Stratosphäre nicht in nennenswerten Mengen erreichen.

Ein einzelnes Chloratom kann mit durchschnittlich 100.000 Ozonmolekülen reagieren, bevor es aus dem Katalysekreislauf entfernt wird. Diese Tatsache sowie die Menge an Chlor, die jährlich durch Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW) und teilhalogenierte Fluorchlorkohlenwasserstoffe (H-FCKW) in die Atmosphäre freigesetzt wird, zeigt die Gefahr von FCKW und H-FCKW für die Umwelt.

Beobachtungen zum Abbau der Ozonschicht

Jährlich von TOMS gemessener niedrigster Ozonwert im Ozonloch

Das Ozonloch wird normalerweise durch die Verringerung der gesamten Ozonsäule über einem Punkt auf der Erdoberfläche gemessen . Dies wird normalerweise in Dobson-Einheiten ausgedrückt ; abgekürzt mit "DU". Der deutlichste Rückgang des Ozons ist in der unteren Stratosphäre zu verzeichnen. Mit Instrumenten wie dem Total Ozone Mapping Spectrometer (TOMS) wurden im antarktischen Frühjahr und Frühsommer im Vergleich zu den frühen 1970er Jahren und davor deutliche Abnahmen des Säulenozons beobachtet.

Die in der südlichen (südlichen Hemisphäre) Quelle über der Antarktis beobachteten und erstmals 1985 (Farman et al.) berichteten Verringerungen der Ozonsäule um bis zu 70 Prozent gehen weiter. Das Gesamtkolonnenozon der Antarktis war im September und Oktober seit den 1990er Jahren weiterhin um 40 bis 50 Prozent niedriger als die Werte vor dem Ozonloch. 2016 wurde von einem allmählichen Trend zur „Heilung“ berichtet. 2017 gab die NASA bekannt, dass das Ozonloch aufgrund der warmen Stratosphärenbedingungen das schwächste seit 1988 sei. Es wird erwartet, dass es sich um 2070 erholt.

In der Arktis schwankt der Verlust von Jahr zu Jahr stärker als in der Antarktis. Die größten Rückgänge in der Arktis sind im Winter und Frühjahr zu verzeichnen und erreichen bis zu 30 Prozent, wenn die Stratosphäre am kältesten ist.

Reaktionen, die auf polaren Stratosphärenwolken (PSCs) stattfinden, spielen eine wichtige Rolle bei der Erhöhung des Ozonabbaus. PSCs bilden sich leichter in der extremen Kälte der arktischen und antarktischen Stratosphäre. Aus diesem Grund haben sich Ozonlöcher zuerst über der Antarktis gebildet und sind tiefer. Frühe Modelle berücksichtigten PSCs nicht und sagten einen allmählichen globalen Abbau voraus, weshalb das plötzliche Ozonloch in der Antarktis für viele Wissenschaftler so überraschend war.

Es ist zutreffender, von Ozonabbau in mittleren Breiten als von Löchern zu sprechen. Das Gesamtsäulen-Ozon sank zwischen 1980 und 1996 für die mittleren Breiten unter die Werte vor 1980. In den nördlichen mittleren Breiten stieg er dann von 1996 bis 2009 mit Inkrafttreten der Verordnungen vom Mindestwert um etwa zwei Prozent an und der Chlorgehalt in der Stratosphäre nahm ab. In den mittleren Breiten der südlichen Hemisphäre blieb das Gesamtozon über diesen Zeitraum konstant. In den Tropen gibt es keine signifikanten Trends, hauptsächlich weil halogenhaltige Verbindungen in tropischen Breiten keine Zeit hatten, Chlor- und Bromatome abzubauen und freizusetzen.

Es wurde gezeigt, dass große Vulkanausbrüche erhebliche, wenn auch ungleichmäßige ozonabbauende Wirkungen haben, wie beim Ausbruch des Mt. Pinatubo im Jahr 1991 auf den Philippinen beobachtet wurde.

Der Ozonabbau erklärt auch einen Großteil der beobachteten Verringerung der Temperaturen in der Stratosphäre und der oberen Troposphäre. Die Wärmequelle der Stratosphäre ist die Absorption der UV-Strahlung durch Ozon, daher führt reduziertes Ozon zur Abkühlung. Eine gewisse Abkühlung der Stratosphäre wird auch durch den Anstieg von Treibhausgasen wie CO . vorhergesagt
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und FCKW selbst; jedoch scheint die ozoninduzierte Abkühlung vorherrschend zu sein.

Vorhersagen von Ozonwerten bleiben schwierig, aber die Präzision der Vorhersagen der beobachteten Werte durch die Modelle und die Übereinstimmung zwischen verschiedenen Modellierungstechniken haben stetig zugenommen. Das Global Ozone Research and Monitoring Project der World Meteorological Organization – Report No. 44 spricht sich entschieden für das Montrealer Protokoll aus , stellt jedoch fest, dass eine UNEP- Bewertung von 1994 den Ozonverlust für den Zeitraum 1994–1997 überschätzt.

Verbindungen in der Atmosphäre

FCKW und verwandte Verbindungen in der Atmosphäre

Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW) und andere halogenierte ozonabbauende Stoffe (ODS) sind hauptsächlich für den vom Menschen verursachten chemischen Ozonabbau verantwortlich. Die Gesamtmenge der effektiven Halogene (Chlor und Brom) in der Stratosphäre kann berechnet werden und wird als äquivalentes effektives stratosphärisches Chlor (EWSA) bezeichnet.

FCKW als Kältemittel wurden in den 1930er Jahren von Thomas Midgley, Jr. erfunden . Sie wurden in Klima- und Kühlgeräten, vor den 1970er Jahren als Aerosol-Sprühtreibmittel und bei der Reinigung empfindlicher elektronischer Geräte eingesetzt. Sie treten auch als Nebenprodukte einiger chemischer Prozesse auf. Für diese Verbindungen wurden nie bedeutende natürliche Quellen identifiziert – ihr Vorkommen in der Atmosphäre ist fast ausschließlich auf die menschliche Herstellung zurückzuführen. Wie oben erwähnt, werden solche ozonabbauenden Chemikalien, wenn sie die Stratosphäre erreichen, durch ultraviolettes Licht dissoziiert, um Chloratome freizusetzen. Die Chloratome wirken als Katalysatoren und können jeweils Zehntausende von Ozonmolekülen abbauen, bevor sie aus der Stratosphäre entfernt werden. Angesichts der Langlebigkeit von FCKW-Molekülen werden Erholungszeiten in Jahrzehnten gemessen. Es wird berechnet, dass ein FCKW-Molekül im Durchschnitt etwa fünf bis sieben Jahre braucht, um vom Boden in die obere Atmosphäre zu gelangen, und es kann dort etwa ein Jahrhundert bleiben und in dieser Zeit bis zu hunderttausend Ozonmoleküle zerstören.

1,1,1-Trichlor-2,2,2-trifluorethan , auch bekannt als CFC-113a, ist eine von vier künstlichen Chemikalien, die von einem Team der University of East Anglia neu in der Atmosphäre entdeckt wurden. FCKW-113a ist das einzige bekannte FCKW, dessen Häufigkeit in der Atmosphäre noch zunimmt. Seine Quelle bleibt ein Rätsel, aber einige vermuten illegale Herstellung. FCKW-113a scheint sich seit 1960 unvermindert anzuhäufen. Zwischen 2012 und 2017 stiegen die Konzentrationen des Gases um 40 Prozent.

Eine in Nature veröffentlichte Studie eines internationalen Forscherteams ergab, dass seit 2013 vor allem aus dem Nordosten Chinas stammende Emissionen große Mengen der verbotenen Chemikalie Fluorchlorkohlenwasserstoff-11 (FCKW-11) in die Atmosphäre freigesetzt haben. Wissenschaftler schätzen, dass diese FCKW-11-Emissionen ohne Maßnahmen die Erholung des Ozonlochs des Planeten um ein Jahrzehnt verzögern werden.

Computermodellierung

Wissenschaftler haben den Ozonabbau auf die Zunahme von vom Menschen verursachten ( anthropogenen ) Halogenverbindungen aus FCKW zurückgeführt, indem sie Beobachtungsdaten mit Computermodellen kombinierten. Diese komplexen Chemietransportmodelle (zB SLIMCAT , CLaMS – Chemical Lagrangeian Model of the Stratosphere) funktionieren, indem sie Messungen von Chemikalien und meteorologischen Feldern mit chemischen Reaktionsgeschwindigkeitskonstanten kombinieren. Sie identifizieren wichtige chemische Reaktionen und Transportprozesse, die FCKW- Photolyseprodukte mit Ozon in Kontakt bringen .

Ozonloch und seine Ursachen

Ozonloch in Nordamerika in den Jahren 1984 (ungewöhnlich warm, verringert den Ozonabbau) und 1997 (ungewöhnlich kalt, was zu einem erhöhten saisonalen Abbau führt). Quelle: NASA

Das antarktische Ozonloch ist ein Gebiet der antarktischen Stratosphäre, in dem die jüngsten Ozonwerte auf bis zu 33 Prozent ihrer Werte vor 1975 gesunken sind. Das Ozonloch tritt während des antarktischen Frühlings von September bis Anfang Dezember auf, wenn starke Westwinde um den Kontinent zu zirkulieren beginnen und einen atmosphärischen Behälter bilden. Innerhalb dieses Polarwirbels werden während des antarktischen Frühlings über 50 Prozent des Ozons der unteren Stratosphäre zerstört.

Wie oben erläutert, ist die Hauptursache für den Ozonabbau das Vorhandensein von chlorhaltigen Quellgasen (hauptsächlich FCKW und verwandte Halogenkohlenwasserstoffe). In Gegenwart von UV-Licht dissoziieren diese Gase und setzen Chloratome frei, die dann die Ozonzerstörung katalysieren. Der Cl-katalysierte Ozonabbau kann in der Gasphase stattfinden, wird jedoch in Gegenwart von polaren Stratosphärenwolken (PSCs) dramatisch verstärkt .

Diese polaren Stratosphärenwolken bilden sich im Winter bei extremer Kälte. Polarwinter sind dunkel und bestehen aus drei Monaten ohne Sonneneinstrahlung (Sonnenlicht). Das Fehlen von Sonnenlicht trägt zu einem Temperaturabfall bei und der Polarwirbel fängt die Luft ein und kühlt sie ab. Die Temperaturen bewegen sich um oder unter -80 °C. Diese niedrigen Temperaturen bilden Wolkenpartikel. Es gibt drei Arten von PSC-Wolken – Salpetersäure-Trihydrat-Wolken, langsam abkühlende Wasser-Eis-Wolken und schnell abkühlende Wasser-Eis-Wolken (perlmuttartig) – bieten Oberflächen für chemische Reaktionen, deren Produkte im Frühjahr zur Ozonzerstörung führen.

Die beteiligten photochemischen Prozesse sind komplex, aber gut verstanden. Die wichtigste Beobachtung ist, dass sich der Großteil des Chlors in der Stratosphäre normalerweise in "Reservoir"-Verbindungen befindet, hauptsächlich Chlornitrat ( ClONO .).
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) sowie stabile Endprodukte wie HCl. Durch die Bildung von Endprodukten wird Cl im Wesentlichen aus dem Ozonabbauprozess entfernt. Der ehemalige Komplexbildner Cl, der später durch Absorption von Licht mit kürzeren Wellenlängen als 400 nm verfügbar gemacht werden kann. Während des antarktischen Winters und Frühlings jedoch wandeln Reaktionen an der Oberfläche der polaren stratosphärischen Wolkenpartikel diese „Reservoir“-Verbindungen in reaktive freie Radikale (Cl und ClO) um. Denitrifikation ist der Prozess, bei dem die Wolken
NO . entfernen
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aus der Stratosphäre durch Umwandlung in Salpetersäure in PSC-Partikeln, die dann durch Sedimentation verloren gehen. Dadurch wird verhindert, dass neu gebildetes ClO wieder in ClONO . umgewandelt wird
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.

Die Rolle des Sonnenlichts beim Ozonabbau ist der Grund, warum der Ozonabbau in der Antarktis im Frühjahr am größten ist. Im Winter, obwohl PSCs am häufigsten vorkommen, gibt es kein Licht über dem Pol, um chemische Reaktionen anzutreiben. Im Frühjahr kehrt das Sonnenlicht jedoch zurück und liefert Energie, um photochemische Reaktionen anzutreiben und die polaren Stratosphärenwolken zu schmelzen, wodurch beträchtliches ClO freigesetzt wird, das den Lochmechanismus antreibt. Eine weitere Erwärmung gegen Ende des Frühlings bricht den Wirbel um Mitte Dezember auf. B. warm, Ozon und NO
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-reiche Luft strömt aus niedrigeren Breiten ein, die PSCs werden zerstört, der verstärkte Ozonabbauprozess wird eingestellt und das Ozonloch schließt sich.

Der größte Teil des Ozons, das zerstört wird, befindet sich in der unteren Stratosphäre, im Gegensatz zum viel geringeren Ozonabbau durch homogene Gasphasenreaktionen, der hauptsächlich in der oberen Stratosphäre stattfindet.

Interesse am Abbau der Ozonschicht

Öffentliche Missverständnisse und Missverständnisse zu komplexen Themen wie dem Ozonabbau sind weit verbreitet. Das begrenzte wissenschaftliche Wissen der Öffentlichkeit führte zu Verwirrung über die globale Erwärmung oder die Wahrnehmung der globalen Erwärmung als Teilmenge des "Ozonlochs". Klassische grüne NGOs verzichteten anfangs auf den Einsatz des FCKW-Abbaus für Kampagnen, da sie das Thema für zu kompliziert hielten. Sie wurden erst viel später aktiv, zB bei der Unterstützung von Greenpeace für einen FCKW-freien Kühlschrank des ehemaligen ostdeutschen Unternehmens VEB dkk Scharfenstein.

Die in der FCKW-Diskussion verwendeten Metaphern (Ozonschild, Ozonloch) sind im wissenschaftlichen Sinne nicht "exakt". Das "Ozonloch" ist eher eine Vertiefung , weniger ein "Loch in der Windschutzscheibe". Das Ozon verschwindet weder durch die Schicht, noch findet eine gleichmäßige "Ausdünnung" der Ozonschicht statt. Bei Nicht-Wissenschaftlern und ihren Anliegen kamen sie jedoch besser an. Das Ozonloch wurde als "heißes Thema" und unmittelbare Gefahr angesehen, da Laien schwerwiegende persönliche Folgen wie Hautkrebs, Katarakte, Schäden an Pflanzen und Reduzierung der Planktonpopulationen in der photischen Zone des Ozeans befürchteten. Nicht nur auf politischer Ebene schnitt die Ozonregulierung im Vergleich zum Klimawandel in der öffentlichen Meinung deutlich besser ab. Die Amerikaner haben sich freiwillig von Aerosolsprays abgewendet, bevor die Gesetzgebung durchgesetzt wurde, während der Klimawandel keine vergleichbare Besorgnis und öffentliches Handeln hervorrief. Die plötzliche Feststellung im Jahr 1985, dass es ein erhebliches "Loch" gab, wurde in der Presse weithin berichtet. Der besonders schnelle Ozonabbau in der Antarktis war zuvor als Messfehler abgetan worden. Nach der Regulierung wurde ein wissenschaftlicher Konsens hergestellt.

Während das Ozonloch in der Antarktis einen relativ geringen Einfluss auf das globale Ozon hat, hat das Loch großes öffentliches Interesse geweckt, weil:

  • Viele haben befürchtet, dass Ozonlöcher über anderen Gebieten der Welt auftauchen könnten, obwohl bis heute die einzige andere großflächige Erschöpfung ein kleineres Ozon-"Grübchen" ist, das während des arktischen Frühlings um den Nordpol beobachtet wurde. Ozon in mittleren Breiten hat abgenommen, aber in viel geringerem Ausmaß (ein Rückgang um etwa 4–5 Prozent).
  • Wenn die stratosphärischen Bedingungen härter werden (kühlere Temperaturen, mehr Wolken, mehr aktives Chlor), kann das globale Ozon schneller abnehmen. Die Standardtheorie der globalen Erwärmung sagt eine Abkühlung der Stratosphäre voraus.
  • Wenn das Ozonloch der Antarktis jedes Jahr aufbricht, strömt die ozonarme Luft in nahegelegene Regionen. In Neuseeland wurde im Monat nach dem Aufbrechen des antarktischen Ozonlochs ein Rückgang des Ozongehalts von bis zu 10 Prozent gemeldet, wobei die Ultraviolett-B-Strahlungsintensitäten seit den 1970er Jahren um mehr als 15 Prozent zunahmen.

Folgen des Abbaus der Ozonschicht

Da die Ozonschicht UVB- UV-Licht der Sonne absorbiert , erhöht die Erschöpfung der Ozonschicht die UVB-Werte an der Oberfläche (alle anderen sind gleich), was zu Schäden führen kann, einschließlich einer Zunahme von Hautkrebs . Dies war der Grund für das Montrealer Protokoll. Obwohl eine Abnahme des stratosphärischen Ozons gut mit FCKW und einer Zunahme der Oberflächen-UVB in Verbindung steht, gibt es keine direkten Beobachtungen, die den Ozonabbau mit einer höheren Inzidenz von Hautkrebs und Augenschäden beim Menschen in Verbindung bringen. Dies liegt zum Teil daran, dass UVA , das auch mit einigen Formen von Hautkrebs in Verbindung gebracht wurde, nicht von Ozon absorbiert wird, und weil es fast unmöglich ist, Statistiken über Veränderungen des Lebensstils im Laufe der Zeit zu kontrollieren. Ozonabbau kann auch Windmuster beeinflussen.

Erhöhte UV

Ozon ist zwar ein Minderheitsbestandteil in der Erdatmosphäre, aber für den größten Teil der Absorption von UVB-Strahlung verantwortlich. Die Menge an UVB-Strahlung, die die Ozonschicht durchdringt, nimmt exponentiell mit der Dicke des schrägen Pfades und der Dichte der Schicht ab. Wenn die Ozonkonzentration in der Stratosphäre sinkt, erreichen höhere UVB-Werte die Erdoberfläche. Die UV-getriebene Phenolbildung in Baumringen hat den Beginn des Ozonabbaus in den nördlichen Breiten auf das Ende des 18. Jahrhunderts datiert.

Im Oktober 2008 veröffentlichte die ecuadorianische Weltraumbehörde einen Bericht namens HIPERION. Die Studie verwendete Bodeninstrumente in Ecuador und die Daten der letzten 28 Jahre von 12 Satelliten mehrerer Länder und stellte fest, dass die UV-Strahlung, die äquatoriale Breiten erreichte, viel größer war als erwartet, wobei der UV-Index in Quito auf 24 kletterte ; die WHO betrachtet 11 als extremen Index und als großes Gesundheitsrisiko. Der Bericht kam zu dem Schluss, dass die erschöpften Ozonwerte in den mittleren Breiten des Planeten bereits große Bevölkerungen in diesen Gebieten gefährden. Später veröffentlichte die CONIDA, die peruanische Raumfahrtbehörde, eine eigene Studie, die fast die gleichen Ergebnisse wie die ecuadorianische Studie lieferte.

Biologische Effekte

Die größte Sorge der Öffentlichkeit in Bezug auf das Ozonloch waren die Auswirkungen der erhöhten UV-Strahlung der Oberfläche auf die menschliche Gesundheit. Bisher lag der Ozonabbau an den meisten Standorten typischerweise bei wenigen Prozent und, wie oben erwähnt, liegen in den meisten Breitengraden keine direkten Hinweise auf gesundheitliche Schäden vor. Wenn der hohe Abbau des Ozonlochs weltweit verbreitet wäre, könnten die Auswirkungen wesentlich dramatischer sein. Da das Ozonloch über der Antarktis in einigen Fällen so groß geworden ist, dass Teile von Australien , Neuseeland , Chile , Argentinien und Südafrika betroffen sind, haben Umweltschützer befürchtet, dass der Anstieg der Oberflächen-UV-Strahlung erheblich sein könnte.

Ein Ozonabbau würde alle Auswirkungen von UV auf die menschliche Gesundheit verstärken , sowohl positiv (einschließlich Produktion von Vitamin D) als auch negativ (einschließlich Sonnenbrand, Hautkrebs und Katarakte). Darüber hinaus führt eine erhöhte Oberflächen-UV zu einem erhöhten troposphärischen Ozon, das ein Gesundheitsrisiko für den Menschen darstellt.

Basal- und Plattenepithelkarzinome

Die häufigsten Formen von Hautkrebs beim Menschen, Basal- und Plattenepithelkarzinome , wurden stark mit der UVB-Exposition in Verbindung gebracht. Der Mechanismus, durch den UVB diese Krebsarten induziert, ist gut verstanden – die Absorption von UVB-Strahlung führt dazu, dass die Pyrimidinbasen im DNA-Molekül Dimere bilden , was zu Transkriptionsfehlern bei der DNA-Replikation führt. Diese Krebsarten sind relativ mild und selten tödlich, obwohl die Behandlung von Plattenepithelkarzinomen manchmal umfangreiche rekonstruktive Operationen erfordert. Durch die Kombination epidemiologischer Daten mit Ergebnissen von Tierversuchen haben Wissenschaftler geschätzt, dass jeder Rückgang des langfristigen stratosphärischen Ozons um ein Prozent die Inzidenz dieser Krebsarten um 2 % erhöhen würde.

Bösartiges Melanom

Eine andere Form von Hautkrebs, das maligne Melanom , ist viel seltener, aber viel gefährlicher und in etwa 15 bis 20 Prozent der diagnostizierten Fälle tödlich. Die Beziehung zwischen malignem Melanom und UV-Exposition ist noch nicht vollständig verstanden, aber es scheint, dass sowohl UVB als auch UVA beteiligt sind. Aufgrund dieser Unsicherheit ist es schwierig, die Auswirkungen des Ozonabbaus auf die Melanominzidenz abzuschätzen. Eine Studie zeigte, dass ein Anstieg der UVB-Strahlung um 10 Prozent mit einem Anstieg der Melanome um 19 Prozent bei Männern und 16 Prozent bei Frauen einhergeht. Eine Studie mit Menschen in Punta Arenas an der Südspitze Chiles zeigte über einen Zeitraum von sieben Jahren einen 56-prozentigen Anstieg des Melanoms und einen 46-prozentigen Anstieg des nicht-melanozytären Hautkrebses, zusammen mit verringertem Ozon und erhöhten UVB-Werten.

Kortikale Katarakte

Epidemiologische Studien deuten auf einen Zusammenhang zwischen okulärer kortikaler Katarakte und UVB-Exposition hin, wobei grobe Näherungswerte der Exposition und verschiedene Techniken zur Beurteilung der Katarakt verwendet wurden. Eine detaillierte Bewertung der UVB-Exposition des Auges wurde in einer Studie an Chesapeake Bay Watermen durchgeführt, bei der eine Zunahme der durchschnittlichen jährlichen Augenexposition mit einem erhöhten Risiko für kortikale Trübung verbunden war. In dieser stark exponierten Gruppe von überwiegend weißen Männern waren die Beweise, die kortikale Trübungen mit Sonnenlichtexposition in Verbindung brachten, die bisher stärksten. Basierend auf diesen Ergebnissen wird vorhergesagt, dass der Ozonabbau bis 2050 Hunderttausende zusätzlicher Katarakte verursachen wird.

Erhöhtes troposphärisches Ozon

Erhöhtes Oberflächen-UV führt zu einem erhöhten troposphärischen Ozon. Bodennahes Ozon wird allgemein als Gesundheitsrisiko anerkannt, da Ozon aufgrund seiner stark oxidierenden Eigenschaften giftig ist . Die Risiken sind besonders hoch für kleine Kinder, ältere Menschen und Menschen mit Asthma oder anderen Atembeschwerden. Derzeit wird Ozon in Bodennähe hauptsächlich durch die Einwirkung von UV-Strahlung auf Verbrennungsgase aus Fahrzeugabgasen erzeugt.

Erhöhte Produktion von Vitamin D

Vitamin D wird in der Haut durch ultraviolettes Licht produziert. Daher erhöht eine höhere UVB-Exposition das menschliche Vitamin D bei denen, denen es fehlt. Neuere Forschungen (hauptsächlich seit dem Montrealer Protokoll) zeigen, dass viele Menschen einen nicht optimalen Vitamin-D-Spiegel haben. Insbesondere in der US-Bevölkerung wurde anhand von Informationen des National Health and Nutrition Examination Survey festgestellt, dass das niedrigste Viertel von Vitamin D (<17,8 ng/ml) mit einem Anstieg der Gesamtmortalität in der Allgemeinbevölkerung in Verbindung steht. Während ein Vitamin-D-Spiegel von mehr als 100 ng/ml den Blutkalziumspiegel übermäßig zu erhöhen scheint und mit einer höheren Sterblichkeit verbunden ist, verfügt der Körper über Mechanismen, die verhindern, dass Sonnenlicht Vitamin D über den Bedarf des Körpers hinaus produziert.

Auswirkungen auf Tiere

Ein Bericht von Wissenschaftlern des Instituts für Zoologie in London vom November 2011 ergab, dass die Sonnenschäden bei Walen vor der Küste Kaliforniens stark zugenommen haben, und diese Wissenschaftler "befürchten, dass die dünner werdende Ozonschicht schuld ist". Die Studie fotografierte und entnahm Hautbiopsien von über 150 Walen im Golf von Kalifornien und fand „weit verbreitete Beweise für epidermale Schäden, die häufig mit akutem und schwerem Sonnenbrand verbunden sind“, mit Zellen, die sich bilden, wenn die DNA durch UV-Strahlung beschädigt wird. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass "ansteigende UV-Werte als Folge des Ozonabbaus für die beobachteten Hautschäden verantwortlich sind, genauso wie die Hautkrebsraten beim Menschen in den letzten Jahrzehnten gestiegen sind." Neben Walen leiden auch viele andere Tiere wie Hunde, Katzen, Schafe und terrestrische Ökosysteme unter den negativen Auswirkungen einer erhöhten UV-B-Strahlung.

Auswirkungen auf Pflanzen

Es ist zu erwarten, dass eine Zunahme der UV-Strahlung die Pflanzen beeinträchtigt. Eine Reihe wirtschaftlich wichtiger Pflanzenarten, wie beispielsweise Reis , sind zur Stickstoffspeicherung auf Cyanobakterien angewiesen, die sich auf ihren Wurzeln befinden . Cyanobakterien sind empfindlich gegenüber UV-Strahlung und wären von deren Vermehrung betroffen. "Obwohl die Mechanismen die Auswirkungen erhöhter ultravioletter Strahlung reduzieren oder reparieren, haben Pflanzen eine begrenzte Fähigkeit, sich an erhöhte UVB-Werte anzupassen, daher kann das Pflanzenwachstum direkt durch UVB-Strahlung beeinflusst werden."

Auswirkungen auf das Pflanzenleben

Es würde zunächst angenommen, dass die Erschöpfung der Ozonschicht und das Zulassen von übermäßiger UVB-Strahlung den Schaden an der Pflanzen-DNA erhöhen. Berichte haben gezeigt, dass es keine signifikante Veränderung der Pflanzenhöhe oder der Blattmasse gab, wenn Pflanzen UVB-Strahlung ähnlich dem stratosphärischen Ozonabbau ausgesetzt wurden, aber eine Reaktion der Sprossbiomasse und der Blattfläche mit einer kleinen Abnahme zeigten. Es wurde jedoch gezeigt, dass UVB-Strahlung die Quantenausbeute des Photosystems II verringert. UVB-Schäden treten nur bei extremer Exposition auf, und die meisten Pflanzen haben auch UVB-absorbierende Flavonoide, die es ihnen ermöglichen, sich an die vorhandene Strahlung zu akklimatisieren. Pflanzen, die während der Entwicklung von Strahlung beeinflusst wurden, sind stärker von der Unfähigkeit betroffen, Licht mit einer größeren Blattfläche abzufangen, als von einer Beeinträchtigung der Photosynthesesysteme. Schäden durch UVB-Strahlung sind bei Arteninteraktionen wahrscheinlicher als bei Pflanzen selbst.

Öffentliche Ordnung

NASA-Projektionen der stratosphärischen Ozonkonzentrationen, wenn Fluorchlorkohlenwasserstoffe nicht verboten worden wären

Das volle Ausmaß des Schadens, den FCKW an der Ozonschicht angerichtet haben, ist nicht bekannt und wird noch Jahrzehnte bekannt sein; jedoch wurden bereits deutliche Abnahmen des Säulenozons beobachtet. Die Konventionen von Montreal und Wien wurden eingeführt, lange bevor ein wissenschaftlicher Konsens hergestellt oder wichtige Unsicherheiten im Wissenschaftsbereich ausgeräumt wurden. Der Ozonfall wurde von Laien vergleichsweise gut verstanden, da zB Ozonschild oder Ozonloch nützliche "leicht verständliche Brückenmetaphern" waren. Die Amerikaner verzichteten freiwillig auf Aerosolsprays, was zu einem Umsatzverlust von 50 Prozent führte, noch bevor die Gesetzgebung durchgesetzt wurde.

Nachdem ein Bericht der National Academy of Sciences der Vereinigten Staaten aus dem Jahr 1976 zu dem Schluss kam, dass glaubwürdige wissenschaftliche Beweise die Hypothese des Ozonabbaus untermauerten, beschlossen einige Länder, darunter die Vereinigten Staaten, Kanada, Schweden, Dänemark und Norwegen, die Verwendung von FCKW in Aerosolsprays zu eliminieren Büchsen. Dies wurde damals weithin als erster Schritt in Richtung einer umfassenderen Regulierungspolitik angesehen, aber der Fortschritt in diese Richtung verlangsamte Regulierung während der ersten zwei Jahre der Reagan-Regierung) und wissenschaftliche Entwicklungen (spätere Bewertungen der National Academy, die darauf hindeuteten, dass die ersten Schätzungen des Ausmaßes des Ozonabbaus zu groß gewesen waren). Ein kritisches DuPont Herstellung Patent für Freon wurde festgelegt im Jahr 1979 auslaufen . Die Vereinigten Staaten haben 1978 die Verwendung von FCKW in Aerosoldosen verboten. Die Europäische Gemeinschaft hat Vorschläge zum Verbot von FCKW in Aerosolsprays abgelehnt, und in den USA wurden FCKW weiterhin als Kältemittel und zum Reinigen von Leiterplatten verwendet. Die weltweite FCKW-Produktion ging nach dem US-Aerosolverbot stark zurück, war aber 1986 fast wieder auf das Niveau von 1976 zurückgekehrt. 1993 schloss DuPont Kanada seine CFC-Anlage.

Die Haltung der US-Regierung begann sich 1983 erneut zu ändern, als William Ruckelshaus Anne M. Burford als Administrator der United States Environmental Protection Agency ablöste . Unter Ruckelshaus und seinem Nachfolger Lee Thomas drängte die EPA auf einen internationalen Ansatz bei den Vorschriften für Halogenkohlenwasserstoffe. 1985 unterzeichneten zwanzig Nationen, darunter die meisten der großen FCKW-Produzenten, die Wiener Konvention zum Schutz der Ozonschicht , die einen Rahmen für die Aushandlung internationaler Regelungen zu ozonabbauenden Stoffen festlegte. Im selben Jahr wurde die Entdeckung des antarktischen Ozonlochs bekannt gegeben, was eine Wiederbelebung der öffentlichen Aufmerksamkeit für das Thema auslöste. 1987 unterzeichneten Vertreter aus 43 Nationen das Montrealer Protokoll . Unterdessen änderte die Halocarbon-Industrie ihre Position und begann, ein Protokoll zur Begrenzung der FCKW-Produktion zu unterstützen. Diese Verschiebung war jedoch ungleichmäßig, da DuPont schneller handelte als seine europäischen Pendants. DuPont fürchtete möglicherweise Gerichtsverfahren im Zusammenhang mit der Zunahme von Hautkrebs, zumal die EPA 1986 eine Studie veröffentlicht hatte, in der behauptet wurde, dass in den USA in den nächsten 88 Jahren mit weiteren 40 Millionen Fällen und 800.000 Krebstoten zu rechnen sei. Auch die EU hat ihre Position geändert, nachdem Deutschland seine Verteidigung der FCKW-Industrie aufgegeben und begonnen hatte, Regulierungsschritte zu unterstützen. Regierung und Industrie in Frankreich und Großbritannien versuchten, ihre FCKW-produzierenden Industrien auch nach Unterzeichnung des Montrealer Protokolls zu verteidigen.

In Montreal einigten sich die Teilnehmer darauf, die Produktion von FCKW auf dem Niveau von 1986 einzufrieren und die Produktion bis 1999 um 50 Prozent zu reduzieren wurde das Montrealer Protokoll bei einem Treffen 1990 in London gestärkt. Die Teilnehmer einigten sich darauf, FCKW und Halone (abgesehen von einer sehr kleinen Menge, die für bestimmte "wesentliche" Anwendungen wie Asthmainhalatoren gekennzeichnet ist ) bis zum Jahr 2000 in Nicht-Artikel-5-Ländern und bis 2010 in den (weniger entwickelten) Unterzeichnerstaaten von Artikel 5 auslaufen zu lassen. Bei einer Sitzung 1992 in Kopenhagen wurde der Ausstiegstermin auf 1996 verschoben. Bei derselben Sitzung wurde Methylbromid (MeBr), ein Begasungsmittel, das hauptsächlich in der landwirtschaftlichen Produktion verwendet wird, in die Liste der geregelten Stoffe aufgenommen. Für alle im Rahmen des Protokolls kontrollierten Stoffe wurden die Ausstiegspläne für weniger entwickelte Länder („Artikel 5 Absatz 1“) verschoben, und der Ausstieg in diesen Ländern wurde durch den Transfer von Fachwissen, Technologie und Geldern aus Nicht-Artikel 5 Absatz 1 unterstützt. Vertragsparteien des Protokolls. Darüber hinaus könnten Ausnahmen von den vereinbarten Zeitplänen im Rahmen des Essential Use Exemption (EUE)-Verfahrens für andere Stoffe als Methylbromid und im Critical Use Exemption (CUE)-Verfahren für Methylbromid beantragt werden.

Die Zivilgesellschaft, insbesondere NGOs, spielte in allen Phasen der Politikentwicklung im Vorfeld der Wiener Konferenz, des Montrealer Protokolls und bei der anschließenden Bewertung der Einhaltung eine entscheidende Rolle. Die großen Unternehmen behaupteten, es gebe keine Alternativen zu HFKW. An einem Hamburger Technischen Institut in Deutschland wurde ein ozonsicheres Kohlenwasserstoff-Kältemittel entwickelt, das aus einem Gemisch der Kohlenwasserstoffgase Propan und Butan besteht und 1992 der Nichtregierungsorganisation (NGO) Greenpeace bekannt wurde. Greenpeace nannte es „ Greenfreeze “. Die NGO arbeitete dann erfolgreich zunächst mit einem kleinen und in Schwierigkeiten geratenen Unternehmen zusammen, um ein Gerät zunächst in Europa, dann in Asien und später in Lateinamerika zu vermarkten, und erhielt 1997 einen UNEP-Preis. Bereits 1995 hatte Deutschland FCKW-Kühlschränke verboten. Seit 2004 bilden Konzerne wie Coca-Cola, Carlsberg und IKEA eine Koalition, um die ozonsicheren Greenfreeze-Einheiten zu fördern. Die Produktion wurde auf Unternehmen wie Electrolux, Bosch und LG ausgeweitet, mit einem Umsatz von rund 300 Millionen Kühlschränken bis 2008. In Lateinamerika begann 2003 ein einheimisches argentinisches Unternehmen mit der Produktion von Greenfreeze, während der Gigant Bosch in Brasilien ein Jahr später begann. Bis 2013 wurde es von rund 700 Millionen Kühlschränken genutzt, was etwa 40 Prozent des Marktes ausmacht. In den USA verlief der Wandel jedoch viel langsamer. In gewissem Maße wurden FCKW durch die weniger schädlichen teilhalogenierten Fluorchlorkohlenwasserstoffe ( H-FCKW ) ersetzt, obwohl auch hinsichtlich der H- FCKW Bedenken bestehen. In einigen Anwendungen wurden Fluorkohlenwasserstoffe ( HFKW ) verwendet, um FCKW zu ersetzen. HFKW, die kein Chlor oder Brom enthalten, tragen überhaupt nicht zum Ozonabbau bei, obwohl sie starke Treibhausgase sind. Die bekannteste dieser Verbindungen ist wahrscheinlich HFC-134a ( R-134a ), das in den Vereinigten Staaten CFC-12 ( R-12 ) in Autoklimaanlagen weitgehend ersetzt hat . In der Laboranalytik (eine frühere "wesentliche" Verwendung) können die ozonabbauenden Substanzen durch verschiedene andere Lösungsmittel ersetzt werden. Chemiekonzerne wie Du Pont, deren Vertreter Greenfreeze sogar als "diese deutsche Technologie" verunglimpften, manövrierten die EPA, die Technologie in den USA bis 2011 zu blockieren. Ben & Jerry's von Unilever und General Electric hatten, angespornt von Greenpeace, 2008 formell Interesse bekundet die in der endgültigen Genehmigung der EPA enthalten war.

In jüngerer Zeit haben sich Politikexperten dafür ausgesprochen, die Bemühungen zum Ozon- und Klimaschutz zu verknüpfen. Viele ODS sind auch Treibhausgase, kurz- und mittelfristig einige tausendmal stärkere Strahlungsantriebe als Kohlendioxid. Daher haben Maßnahmen zum Schutz der Ozonschicht Vorteile bei der Eindämmung des Klimawandels gehabt . Tatsächlich hat die Verringerung des Strahlungsantriebs durch ODS wahrscheinlich das wahre Ausmaß der Auswirkungen anderer Treibhausgase auf den Klimawandel verschleiert und war für die "Verlangsamung" der globalen Erwärmung ab Mitte der 90er Jahre verantwortlich. Politische Entscheidungen in einem Bereich wirken sich auf die Kosten und die Wirksamkeit von Umweltverbesserungen in dem anderen aus.

ODS-Anforderungen in der Marineindustrie

Die IMO hat die MARPOL- Anhang VI-Regelung 12 bezüglich ozonabbauender Stoffe geändert . Ab dem 1. Juli 2010 sollten alle Schiffe, auf die MARPOL-Anhang VI anwendbar ist, über eine Ausrüstungsliste verfügen, die ozonabbauende Stoffe verwendet. Die Liste sollte den Namen des ODS, die Art und den Standort der Ausrüstung, die Menge in kg und das Datum enthalten. Alle Änderungen seit diesem Datum sollten in einem ODS-Rekordbuch an Bord aufgezeichnet werden, in dem alle beabsichtigten oder unbeabsichtigten Freisetzungen in die Atmosphäre aufgezeichnet werden. Darüber hinaus sollten auch neue ODS-Lieferungen oder Landungen an Landeinrichtungen erfasst werden.

Aussichten des Ozonabbaus

Die Ozonwerte haben sich in den 1990er Jahren nach dem Montrealer Protokoll stabilisiert und haben begonnen, sich zu erholen. Sie sollen vor 2075 das Niveau vor 1980 erreichen.
Ozonabbauende Gastrends

Seit die Verabschiedung und Stärkung des Montrealer Protokolls zu einer Verringerung der FCKW-Emissionen geführt hat, sind die Konzentrationen der wichtigsten Verbindungen in der Atmosphäre zurückgegangen. Diese Stoffe werden nach und nach aus der Atmosphäre entfernt; seit dem Höchststand im Jahr 1994 war der Wert des effektiven Chloräquivalents (EECl) in der Atmosphäre bis 2008 um etwa 10 Prozent gesunken. Der Rückgang der ozonabbauenden Chemikalien wurde auch durch einen Rückgang der bromhaltigen Chemikalien erheblich beeinflusst . Die Daten legen nahe, dass für atmosphärisches Methylbromid ( CH
3
Br
). Der Ausstieg aus FCKW führt dazu, dass Lachgas ( N
2
O
), das nicht unter das Montrealer Protokoll fällt, hat sich zur am stärksten emittierten ozonabbauenden Substanz entwickelt und wird dies voraussichtlich auch im 21. Jahrhundert bleiben.

Eine IPCC- Überprüfung von Ozonbeobachtungen und Modellrechnungen aus dem Jahr 2005 kam zu dem Schluss, dass sich die globale Ozonmenge inzwischen annähernd stabilisiert hat. Obwohl von Jahr zu Jahr erhebliche Schwankungen zu erwarten sind, auch in Polarregionen, in denen der Abbau am größten ist, wird erwartet, dass sich die Ozonschicht in den kommenden Jahrzehnten aufgrund sinkender Konzentrationen ozonabbauender Substanzen erholt, sofern das Montrealer Protokoll vollständig eingehalten wird.

Das Ozonloch in der Antarktis wird voraussichtlich noch Jahrzehnte andauern. Die Ozonkonzentrationen in der unteren Stratosphäre über der Antarktis werden bis 2020 um 5 bis 10 Prozent zunehmen und bis etwa 2060 bis 2075 auf das Niveau von vor 1980 zurückkehren. Dies ist 10–25 Jahre später als in früheren Bewertungen vorhergesagt, aufgrund überarbeiteter Schätzungen der atmosphärischen Konzentrationen von ozonabbauenden Substanzen, einschließlich einer größeren prognostizierten zukünftigen Verwendung in Entwicklungsländern. Ein weiterer Faktor, der den Ozonabbau verlängern kann, ist der Abzug von Stickoxiden aus der Stratosphäre aufgrund sich ändernder Windmuster. 2016 wurde von einem allmählichen Trend zur „Heilung“ berichtet. 2019 war das Ozonloch am kleinsten der letzten dreißig Jahre, da die wärmere polare Stratosphäre den Polarwirbel schwächte.

Forschungsgeschichte

Die grundlegenden physikalischen und chemischen Prozesse, die zur Bildung einer Ozonschicht in der Stratosphäre der Erde führen, wurden 1930 von Sydney Chapman entdeckt . Kurzwellige UV-Strahlung spaltet einen Sauerstoff ( O
2
)-Molekül in zwei Sauerstoffatome (O) zerlegt, die sich dann mit anderen Sauerstoffmolekülen zu Ozon verbinden. Ozon wird entfernt, wenn ein Sauerstoffatom und ein Ozonmolekül "rekombinieren", um zwei Sauerstoffmoleküle zu bilden, dh O + O
3
→ 2 O
2
. In den 1950er Jahren legten David Bates und Marcel Nicolet Beweise dafür vor, dass verschiedene freie Radikale, insbesondere Hydroxyl (OH) und Stickoxid (NO), diese Rekombinationsreaktion katalysieren und die Gesamtozonmenge reduzieren könnten. Diese freien Radikale waren bekanntermaßen in der Stratosphäre vorhanden und wurden daher als Teil des natürlichen Gleichgewichts angesehen – es wurde geschätzt, dass die Ozonschicht ohne sie etwa doppelt so dick wäre wie derzeit.

1970 wies Paul Crutzen darauf hin, dass die Emissionen von Lachgas ( N
2
O
), ein stabiles, langlebiges Gas, das von Bodenbakterien von der Erdoberfläche produziert wird, könnte die Menge an Stickstoffmonoxid (NO) in der Stratosphäre beeinflussen. Crutzen zeigte, dass Lachgas lange genug lebt, um die Stratosphäre zu erreichen, wo es in NO umgewandelt wird. Crutzen stellte dann fest, dass der zunehmende Einsatz von Düngemitteln zu einer Erhöhung der Lachgasemissionen gegenüber dem natürlichen Hintergrund geführt haben könnte, was wiederum zu einer Erhöhung der NO-Menge in der Stratosphäre führen würde. Somit könnten menschliche Aktivitäten die stratosphärische Ozonschicht beeinflussen. Im folgenden Jahr schlugen Crutzen und (unabhängig) Harold Johnston vor, dass auch die NO-Emissionen von Überschall-Passagierflugzeugen , die in der unteren Stratosphäre fliegen würden, die Ozonschicht abbauen könnten. Eine neuere Analyse aus dem Jahr 1995 von David W. Fahey, einem Atmosphärenwissenschaftler der National Oceanic and Atmospheric Administration , ergab jedoch, dass der Ozonabbau 1 bis 2 Prozent betragen würde, wenn eine Flotte von 500 Überschall-Passagierflugzeugen betrieben würde. Dies, so Fahey, wäre kein Showstopper für die Entwicklung fortschrittlicher Überschall-Passagierflugzeuge.

Rowland-Molina-Hypothese

1974 schlugen Frank Sherwood Rowland , Chemieprofessor an der University of California in Irvine, und sein Postdoktorand Mario J. Molina vor, dass sich langlebige organische Halogenverbindungen wie FCKWs ähnlich verhalten könnten, wie Crutzen für Lachgas vorgeschlagen hatte . James Lovelock hatte kürzlich während einer Kreuzfahrt im Südatlantik 1971 entdeckt, dass fast alle seit ihrer Erfindung im Jahr 1930 hergestellten FCKW-Verbindungen noch in der Atmosphäre vorhanden waren. Molina und Rowland kamen zu dem Schluss, dass wie N
2
O
, die FCKW würden die Stratosphäre erreichen, wo sie durch UV-Licht dissoziiert werden und Chloratome freisetzen. Ein Jahr zuvor hatten Richard Stolarski und Ralph Cicerone von der University of Michigan gezeigt, dass Cl die Ozonzerstörung noch effizienter als NO katalysiert. Zu ähnlichen Schlussfolgerungen kamen Michael McElroy und Steven Wofsy von der Harvard University . Keine Gruppe hatte jedoch erkannt, dass FCKW eine potenziell große Quelle für stratosphärisches Chlor sind – stattdessen untersuchten sie die möglichen Auswirkungen von HCl-Emissionen aus dem Space Shuttle , die sehr viel kleiner sind.

Die Rowland-Molina-Hypothese wurde von Vertretern der Aerosol- und Halocarbon-Industrie stark bestritten. Der Vorstandsvorsitzende von DuPont wurde mit den Worten zitiert, die Theorie des Ozonabbaus sei „eine Science-Fiction-Geschichte … eine Menge Müll … völliger Unsinn“. Robert Abplanalp , der Präsident der Precision Valve Corporation (und Erfinder des ersten praktischen Aerosol-Spraydosenventils), schrieb an den Kanzler der UC Irvine, um sich über Rowlands öffentliche Äußerungen zu beschweren. Dennoch wurden innerhalb von drei Jahren die meisten Grundannahmen von Rowland und Molina durch Labormessungen und durch direkte Beobachtung in der Stratosphäre bestätigt. Die Konzentrationen der Quellgase (FCKW und verwandte Verbindungen) und der Chlorreservoirspezies (HCl und ClONO
2
) wurden in der gesamten Stratosphäre gemessen und zeigten, dass FCKW tatsächlich die Hauptquelle für stratosphärisches Chlor waren und dass fast alle emittierten FCKWs schließlich die Stratosphäre erreichen würden. Noch überzeugender war die Messung von Chlormonoxid (ClO) in der Stratosphäre durch James G. Anderson und Mitarbeiter. ClO entsteht durch die Reaktion von Cl mit Ozon – seine Beobachtung zeigte somit, dass Cl-Radikale nicht nur in der Stratosphäre vorhanden waren, sondern auch tatsächlich an der Zerstörung von Ozon beteiligt waren. McElroy und Wofsy erweiterten die Arbeit von Rowland und Molina, indem sie zeigten, dass Bromatome noch effektivere Katalysatoren für den Ozonverlust sind als Chloratome, und argumentierten, dass die als
Halone bekannten bromierten organischen Verbindungen , die häufig in Feuerlöschern verwendet werden, eine potenziell große Quelle von Stratosphären sind Brom. 1976 veröffentlichte die National Academy of Sciences der Vereinigten Staaten einen Bericht, in dem sie zu dem Schluss kam, dass die Hypothese des Ozonabbaus durch die wissenschaftlichen Beweise stark gestützt wurde. Als Reaktion darauf verboten die Vereinigten Staaten, Kanada und Norwegen 1978 die Verwendung von FCKW in Aerosolspraydosen bis 18 Prozent unter dem normalen Niveau. Bis 1984, als bessere Beweise für die Geschwindigkeit kritischer Reaktionen verfügbar waren, wurde diese Schätzung auf 5 bis 9 Prozent Steady-State-Depletion geändert.

Crutzen, Molina und Rowland erhielten 1995 den Nobelpreis für Chemie für ihre Arbeiten zum stratosphärischen Ozon.

Ozonloch in der Antarktis

Die Entdeckung des antarktischen "Ozonlochs" durch die Wissenschaftler des British Antarctic Survey Farman , Gardiner und Shanklin (erstmalig in einem Artikel in Nature im Mai 1985 berichtet) war ein Schock für die wissenschaftliche Gemeinschaft, da der beobachtete Rückgang des polaren Ozons viel größer war als irgendjemand erwartet hatte. Gleichzeitig wurden Satellitenmessungen ( TOMS onboard Nimbus 7 ) verfügbar, die einen massiven Ozonabbau um den Südpol herum zeigten. Diese wurden jedoch von Algorithmen zur Datenqualitätskontrolle zunächst als unzumutbar abgelehnt (sie wurden als Fehler herausgefiltert, da die Werte unerwartet niedrig waren); das Ozonloch wurde nur in Satellitendaten entdeckt, als die Rohdaten nach Hinweisen auf Ozonabbau in In-situ- Beobachtungen erneut verarbeitet wurden. Als die Software ohne die Flaggen erneut ausgeführt wurde, wurde das Ozonloch bereits 1976 gesehen.

Susan Solomon , eine Atmosphärenchemikerin bei der National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), schlug vor, dass chemische Reaktionen auf polaren Stratosphärenwolken (PSCs) in der kalten antarktischen Stratosphäre einen massiven, wenn auch örtlich begrenzten und saisonalen Anstieg der Chlormenge in aktive, ozonzerstörende Formen. Die polaren Stratosphärenwolken in der Antarktis bilden sich nur bei sehr niedrigen Temperaturen von bis zu -80 °C und frühen Frühlingsbedingungen. Unter solchen Bedingungen bieten die Eiskristalle der Wolke eine geeignete Oberfläche für die Umwandlung von unreaktiven Chlorverbindungen in reaktive Chlorverbindungen, die das Ozon leicht abbauen können.

Darüber hinaus ist der über der Antarktis gebildete Polarwirbel sehr dicht und die Reaktion, die an der Oberfläche der Wolkenkristalle abläuft, unterscheidet sich stark von der in der Atmosphäre. Diese Bedingungen haben zur Bildung von Ozonlöchern in der Antarktis geführt. Diese Hypothese wurde bestätigt entscheidend, zunächst durch Labormessungen und anschließend durch direkte Messungen, aus dem Boden und aus großer Höhe Flugzeugen , der sehr hoher Konzentrationen an Chlormonoxid (ClO) in der Antarktis Stratosphäre.

Alternative Hypothesen, die das Ozonloch auf Schwankungen der solaren UV-Strahlung oder auf Veränderungen atmosphärischer Zirkulationsmuster zurückführten, wurden ebenfalls getestet und erwiesen sich als unhaltbar.

In der Zwischenzeit führte die Analyse von Ozonmessungen des weltweiten Netzwerks bodengestützter Dobson-Spektrophotometer ein internationales Gremium zu dem Schluss, dass die Ozonschicht tatsächlich in allen Breitengraden außerhalb der Tropen abgebaut wurde. Diese Trends wurden durch Satellitenmessungen bestätigt. Infolgedessen einigten sich die wichtigsten Halokohlenstoffproduzenten darauf, die Produktion von FCKW, Halonen und verwandten Verbindungen auslaufen zu lassen, ein Prozess, der 1996 abgeschlossen wurde.

Seit 1981 fördert das Umweltprogramm der Vereinten Nationen unter der Schirmherrschaft der Weltorganisation für Meteorologie eine Reihe von technischen Berichten über die wissenschaftliche Bewertung des Ozonabbaus auf der Grundlage von Satellitenmessungen. Der Bericht von 2007 zeigte, dass sich das Loch in der Ozonschicht erholte und das kleinste seit etwa einem Jahrzehnt war. Der Bericht von 2010 stellte fest: „Im letzten Jahrzehnt nimmt das globale Ozon und das Ozon in den arktischen und antarktischen Regionen nicht mehr ab, aber noch nicht zu. Die Ozonschicht außerhalb der Polarregionen wird sich voraussichtlich irgendwann auf das Niveau von vor 1980 erholen.“ vor der Mitte dieses Jahrhunderts. Im Gegensatz dazu wird erwartet, dass sich das Ozonloch im Frühjahr über der Antarktis viel später erholt.“ Im Jahr 2012 berichteten die NOAA und die NASA : „Wärmere Lufttemperaturen hoch über der Antarktis führten zum zweitkleinsten Ozonloch der Saison seit 20 Jahren mit durchschnittlich 17,9 Millionen Quadratkilometern. Das Loch erreichte am 22. September seine maximale Größe für die Saison und erstreckte sich auf 21,2 Millionen Quadratkilometer Kilometer." Ein allmählicher Trend zur „Heilung“ wurde 2016 und dann 2017 gemeldet. Es wird berichtet, dass das Erholungssignal sogar in den Sättigungshöhen des Ozonverlusts offensichtlich ist.

Das Loch in der Ozonschicht der Erde über dem Südpol hat die atmosphärische Zirkulation auf der Südhalbkugel bis zum Äquator beeinflusst. Das Ozonloch hat die atmosphärische Zirkulation bis in die Tropen beeinflusst und die Niederschläge in niedrigen, subtropischen Breiten der südlichen Hemisphäre erhöht.

Arktisches Ozon "Miniloch"

Am 3. März 2005 veröffentlichte die Zeitschrift Nature einen Artikel, der das ungewöhnlich große arktische Ozonloch von 2004 mit der Sonnenwindaktivität in Verbindung brachte.

Am 15. März 2011 wurde ein Rekordverlust der Ozonschicht beobachtet, wobei etwa die Hälfte des über der Arktis vorhandenen Ozons zerstört wurde. Die Änderung wurde auf zunehmend kalte Winter in der arktischen Stratosphäre in einer Höhe von etwa 20 km (12 Meilen) zurückgeführt, eine Änderung, die mit der globalen Erwärmung in einem Zusammenhang verbunden ist, der noch untersucht wird. Bis zum 25. März war der Ozonverlust im Vergleich zu allen vorherigen Wintern am größten, mit der Möglichkeit, dass er zu einem Ozonloch wird. Dies würde erfordern, dass die Ozonmengen unter 200 Dobson-Einheiten von 250 über Zentralsibirien gemessenen Einheiten sinken. Es wird vorhergesagt, dass die dünner werdende Schicht vom 30. bis 31. März Teile Skandinaviens und Osteuropas treffen wird.

Am 2. Oktober 2011 wurde in der Zeitschrift Nature eine Studie veröffentlicht , die besagt, dass zwischen Dezember 2010 und März 2011 bis zu 80 Prozent des Ozons in der Atmosphäre in etwa 20 Kilometern Höhe über der Oberfläche zerstört wurden. Das Ausmaß des Ozonabbaus war so stark, dass Wissenschaftler sagten, es könne mit dem Ozonloch verglichen werden, das sich jeden Winter über der Antarktis bildet. Der Studie zufolge trat "zum ersten Mal ein ausreichender Verlust auf, um vernünftigerweise als arktisches Ozonloch bezeichnet zu werden". Die Studie analysierte Daten der Satelliten Aura und CALIPSO und stellte fest, dass der überdurchschnittliche Ozonverlust auf eine ungewöhnlich lange Kälteperiode in der Arktis zurückzuführen war, etwa 30 Tage länger als üblich, was eine stärkere Ozonzerstörung ermöglichte Chlorverbindungen entstehen. Laut Lamont Poole, einem Co-Autor der Studie, waren Wolken- und Aerosolpartikel, auf denen die Chlorverbindungen gefunden wurden, „bis Mitte März 2011 reichlich in der Arktis vorhanden – viel später als üblich – mit durchschnittlichen Mengen in einigen Höhen ähnlich den beobachteten in der Antarktis und dramatisch größer als die Werte nahe Null, die im März in den meisten arktischen Wintern beobachtet wurden".

Im Jahr 2013 analysierten Forscher die Daten und stellten fest, dass das arktische Ereignis 2010-11 nicht das Ozonabbauniveau erreichte, um als echtes Loch zu klassifizieren. Ein Ozonloch wird im Allgemeinen als 220 Dobson-Einheiten oder niedriger klassifiziert; das arktische Loch erreichte dieses niedrige Niveau nicht. Es wurde seitdem als "Mini-Loch" klassifiziert.

Nach dem Ozonabbau in den Jahren 1997 und 2011 wurde im März 2020 mit Wetterballons über der Arktis ein Ozonverlust von 90 % gemessen , da sie normalerweise 3,5 ppm Ozon aufwiesen, verglichen mit zuletzt nur etwa 0,3 ppm aufgrund von kalte Temperaturen, die seit 1979 jemals gemessen wurden, und ein starker Polarwirbel, der Chemikalien, darunter Chlor und Brom, zerfressen ließ.

2020 wurde ein seltenes Loch untersucht, das auf ungewöhnlich niedrige Temperaturen in der Atmosphäre über dem Nordpol zurückzuführen ist.

Tibet Ozonloch

Da kältere Winter stärker betroffen sind, gibt es manchmal ein Ozonloch über Tibet. Im Jahr 2006 wurde über Tibet ein 2,5 Millionen Quadratkilometer großes Ozonloch entdeckt. Auch 2011 tauchte wieder ein Ozonloch über den Bergregionen von Tibet , Xinjiang , Qinghai und dem Hindukusch auf , zusammen mit einem beispiellosen Loch über der Arktis, obwohl das tibetische Loch weit weniger intensiv ist als das über der Arktis oder Antarktis.

Potenzielle Erschöpfung durch Gewitterwolken

Untersuchungen aus dem Jahr 2012 zeigten, dass der gleiche Prozess, der das Ozonloch über der Antarktis erzeugt, über Sommergewitterwolken in den Vereinigten Staaten abläuft und somit auch dort Ozon zerstören könnte.

Ozonabbau und globale Erwärmung

Robert Watson war unter anderem an der wissenschaftlichen Bewertung und an den Regulierungsbemühungen des Ozonabbaus und der globalen Erwärmung beteiligt . Vor den 1980er Jahren hatten die EU, die NASA, NAS, UNEP, WMO und die britische Regierung abweichende wissenschaftliche Berichte und Watson spielte eine Rolle im Prozess der einheitlichen Bewertungen. Basierend auf den Erfahrungen mit dem Ozonfall begann der IPCC mit der Arbeit an einer einheitlichen Berichterstattung und wissenschaftlichen Bewertung, um einen Konsens für die Bereitstellung der IPCC-Zusammenfassung für politische Entscheidungsträger zu erzielen .

Es gibt verschiedene Bereiche der Verbindung zwischen Ozonabbau und der Wissenschaft der globalen Erwärmung:

Strahlungsantrieb durch verschiedene Treibhausgase und andere Quellen
  • Das gleiche CO
    2
    Strahlungsantrieb, der die globale Erwärmung erzeugt, wird voraussichtlich die Stratosphäre abkühlen. Von dieser Abkühlung wird wiederum erwartet, dass sie einen relativen Anstieg des Ozons ( O
    3
    ) Erschöpfung im Polargebiet und die Häufigkeit von Ozonlöchern.
  • Umgekehrt stellt der Ozonabbau einen Strahlungsantrieb des Klimasystems dar. Es gibt zwei gegenläufige Effekte: Reduziertes Ozon bewirkt, dass die Stratosphäre weniger Sonnenstrahlung absorbiert, wodurch die Stratosphäre gekühlt und gleichzeitig die Troposphäre erwärmt wird; die daraus resultierende kältere Stratosphäre emittiert weniger langwellige Strahlung nach unten und kühlt so die Troposphäre ab. Insgesamt dominiert die Kühlung; schlussfolgert das IPCC „ beobachtete stratosphärische O
    3
    Verluste in den letzten zwei Jahrzehnten haben einen negativen Antrieb des Oberflächen-Troposphären-Systems
    von etwa −0,15 ± 0,10 Watt pro Quadratmeter (W/m 2 ) verursacht.
  • Eine der stärksten Vorhersagen des Treibhauseffekts ist die Abkühlung der Stratosphäre. Obwohl diese Abkühlung beobachtet wurde, ist es nicht trivial, die Auswirkungen von Änderungen der Treibhausgaskonzentration und des Ozonabbaus zu trennen, da beides zu einer Abkühlung führt. Dies kann jedoch durch numerische Stratosphärenmodellierung erfolgen. Die Ergebnisse aus der National Oceanic and Atmospheric Administration ‚s Geophysical Fluid Dynamics Laboratory zeigt , dass über 20 km (12 Meilen) dominieren die Treibhausgase der Kühlung.
  • Wie unter „Public Policy“ erwähnt, sind ozonabbauende Chemikalien häufig auch Treibhausgase. Die Konzentrationserhöhungen dieser Chemikalien haben einen Strahlungsantrieb von 0,34 ± 0,03 W/m 2 erzeugt , was etwa 14 Prozent des gesamten Strahlungsantriebs durch Erhöhungen der Konzentrationen gut gemischter Treibhausgase entspricht.
  • Die langfristige Modellierung des Prozesses, seine Messung, Studie, Theorieentwicklung und Testung dauert Jahrzehnte, um zu dokumentieren, breite Akzeptanz zu finden und schließlich zum vorherrschenden Paradigma zu werden. Mehrere Theorien über die Zerstörung von Ozon wurden in den 1980er Jahren aufgestellt, Ende der 1990er Jahre veröffentlicht und werden derzeit untersucht. Dr. Drew Schindell und Dr. Paul Newman, NASA Goddard, schlugen Ende der 1990er Jahre eine Theorie vor, bei der computergestützte Modellierungsmethoden verwendet wurden, um die Ozonzerstörung zu modellieren, die 78 Prozent des zerstörten Ozons ausmachte. Eine weitere Verfeinerung dieses Modells machte 89 Prozent des zerstörten Ozons aus, schob jedoch die geschätzte Erholung des Ozonlochs von 75 Jahren auf 150 Jahre zurück. (Ein wichtiger Teil dieses Modells ist der Mangel an Stratosphärenflug aufgrund der Erschöpfung fossiler Brennstoffe.)

Im Jahr 2019 berichtete die NASA, dass es keinen signifikanten Zusammenhang zwischen der Größe des Ozonlochs und dem Klimawandel gibt.

Missverständnisse

FCKW-Gewicht

Da FCKW-Moleküle schwerer sind als Luft (Stickstoff oder Sauerstoff), wird allgemein angenommen, dass die FCKW-Moleküle die Stratosphäre nicht in signifikanten Mengen erreichen können. Allerdings werden atmosphärische Gase nicht nach Gewicht sortiert; die Windkräfte können die Gase in der Atmosphäre vollständig vermischen. Leichtere FCKW sind gleichmäßig in der Turbosphäre verteilt und erreichen die obere Atmosphäre, obwohl einige der schwereren FCKW nicht gleichmäßig verteilt sind.

Anteil von künstlichem Chlor

Quellen für stratosphärisches Chlor

Ein weiteres Missverständnis ist, dass "es allgemein anerkannt ist, dass natürliche Chlorquellen in der Troposphäre vier- bis fünfmal größer sind als künstliche." Während diese Aussage absolut wahr ist, ist troposphärisches Chlor irrelevant; es ist stratosphärisches Chlor, das den Ozonabbau beeinflusst. Chlor aus Meeresgischt ist löslich und wird daher durch Regenfälle gewaschen, bevor es die Stratosphäre erreicht. FCKW hingegen sind unlöslich und langlebig, sodass sie in die Stratosphäre gelangen können. In der unteren Atmosphäre gibt es viel mehr Chlor aus FCKW und verwandten Halogenalkanen als in HCl aus Salzsprühnebel, und in der Stratosphäre dominieren Halogenkohlenwasserstoffe. Nur Methylchlorid, das zu diesen Halogenkohlenwasserstoffen gehört, hat eine hauptsächlich natürliche Quelle und ist für etwa 20 Prozent des Chlors in der Stratosphäre verantwortlich; die restlichen 80 Prozent stammen aus künstlichen Quellen.

Sehr heftige Vulkanausbrüche können HCl in die Stratosphäre injizieren, aber Forscher haben gezeigt, dass der Beitrag im Vergleich zu FCKW nicht signifikant ist. Eine ähnliche irrige Behauptung ist, dass lösliche Halogenverbindungen aus der Vulkanfahne des Mount Erebus auf Ross Island in der Antarktis einen wesentlichen Beitrag zum antarktischen Ozonloch leisten.

Dennoch zeigte eine Studie aus dem Jahr 2015, dass die Rolle des Vulkans Mount Erebus für den Ozonabbau in der Antarktis wahrscheinlich unterschätzt wurde. Basierend auf den NCEP/NCAR-Reanalysedaten der letzten 35 Jahre und unter Verwendung des NOAA- HYSPLIT- Trajektorienmodells zeigten die Forscher, dass die Gasemissionen des Erebus-Vulkans (einschließlich Chlorwasserstoff (HCl)) über Zyklone in hohen Breiten die antarktische Stratosphäre erreichen können und dann die polarer Wirbel . Abhängig von der Aktivität des Vulkans Erebus variiert die zusätzliche jährliche HCl-Masse, die von Erebus in die Stratosphäre eindringt, zwischen 1,0 und 14,3 kt.

Erste Beobachtung

GMB Dobson erwähnte, dass bei der ersten Messung der Ozonkonzentrationen im Frühjahr in der Antarktis über der Halley Bay im Jahr 1956 er überrascht war, dass sie ~320 DU oder etwa 150 DU unter dem arktischen Frühjahrsniveau von ~450 DU lagen. Dies waren damals die einzigen bekannten Ozonwerte der Antarktis. Was Dobson beschreibt, ist im Wesentlichen die Basislinie, von der aus das Ozonloch gemessen wird: Die tatsächlichen Ozonlochwerte liegen im Bereich von 150 bis 100 DU.

Die von Dobson festgestellte Diskrepanz zwischen der Arktis und der Antarktis war in erster Linie eine Frage des Timings: Während des arktischen Frühlings stiegen die Ozonwerte sanft an und erreichten im April ihren Höhepunkt, während sie in der Antarktis im frühen Frühjahr ungefähr konstant blieben und im November abrupt stiegen, als der Polarwirbel brach zusammen.

Das Verhalten im antarktischen Ozonloch ist völlig anders. Statt konstant zu bleiben, sinken die Ozonwerte im frühen Frühjahr von ihren ohnehin schon niedrigen Winterwerten plötzlich um bis zu 50 Prozent, und erst im Dezember werden wieder Normalwerte erreicht.

Lage des Lochs

Einige Leute dachten, dass das Ozonloch über den FCKW-Quellen liegen sollte. Allerdings sind FCKW global in der Troposphäre und Stratosphäre gut gemischt . Der Grund für das Auftreten des Ozonlochs über der Antarktis liegt nicht darin, dass mehr FCKW konzentriert sind, sondern weil die niedrigen Temperaturen zur Bildung polarer Stratosphärenwolken beitragen. Tatsächlich gibt es Funde von bedeutenden und lokalisierten "Ozonlöchern" über anderen Teilen der Erde, wie über Zentralasien.

Weltozontag

1994 beschloss die Generalversammlung der Vereinten Nationen , den 16. September zum Internationalen Tag zur Erhaltung der Ozonschicht oder "Weltozontag" zu erklären, um an die Unterzeichnung des Montrealer Protokolls an diesem Tag im Jahr 1987 zu erinnern .

Siehe auch

Verweise

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