Die Ozonschicht ist wesentlicher Bestandteil des Klimasystems und schützt die Biosphäre vor der schädlichen UV-Strahlung. Ein internationales Team von Wissenschaftlern hat jetzt Messungen veröffentlich, die einen aktuellen Anstieg von Chlorwasserstoff (HCl) in der Stratosphäre – der Atmosphärenschicht zwischen etwa 15 und 45 Kilometern Höhe – zeigen. Die Substanz spielt eine wichtige Rolle beim Ozonabbau. Nach dem Montreal-Protokoll, einem internationalen Abkommen zum Schutz der Ozonschicht von 1989, dürfte ein solcher Anstieg nicht zu erwarten sein. Das Umweltabkommen verpflichtet die Staaten zu einer Reduzierung und schließlich zur vollständigen Abschaffung der Emission von chlor- und bromhaltigen Chemikalien, die stratosphärisches Ozon zerstören. Als Ursache für den Anstieg von HCl wurde von den Wissenschaftlern eine vorübergehende, aber über einen längeren Zeitraum anhaltende Anomalie in der atmosphärischen Zirkulation ausgemacht. An der Studie mit den überraschenden Ergebnissen ist Professor JustusNotholt, Umweltphysiker der Universität Bremen, maßgeblich beteiligt.

Hintergrund

In der Stratosphäre werden die Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW) durch die solare Strahlung zu Chloratomen zersetzt. Diese bilden dann Chlorwasserstoff (HCl), das Hauptreservoir von Chlor in der Stratosphäre. Chemische Prozesse im polaren Winter setzten die Chloratome aus diesem Reservoir frei. Sie können dann im polaren Frühling Ozon abbauen. Die Erholung der stratosphärischen Ozonschicht hängt vom Erfolg des Montreal-Protokolls ab, welches im Wesentlichen die Herstellung der FCKWs und ähnlicher Verbindungen verboten hat. Diese Substanzen sind für den in den letzten 30 Jahren beobachteten Ozonabbau verantwortlich. Als ein Erfolg des Montreal-Protokolls hat sich die atmosphärische Belastung mit den FCKWs im letzten Jahrzehnt verringert und die Wissenschaftler sind optimistisch, dass sich die stratosphärische Ozonschicht in der zweiten Hälfte dieses Jahrhunderts in vollem Umfang erholt hat.

Ergebnisse der Studie

Die Beobachtung der langfristigen Entwicklung der stratosphärischen HCl-Schicht ist daher notwendig, um den Erfolg des Montreal-Protokolls bei der Reduzierung der Ozon zerstörenden Substanzen zu überwachen. Der jüngste Anstieg der HCl-Konzentration wurde nur in der nördlichen Hemisphäre beobachtet, während in der Stratosphäre der Südhemisphäre die Konzentration im Einklang mit dem Montreal-Protokoll weiter abnimmt. Die Wissenschaftler fanden heraus, dass der Anstieg von HCl mit einer Anomalie der Atmosphärenzirkulation zusammenhängt, der Aufstieg der Luftmassen in der Stratosphäre der Nordhemisphäre hat sich verlangsamt. Dadurch kann die Sonne mehr Chlor aus den FCKWs freisetzen, und die Konzentration von HCl nimmt zu. Die Ergebnisse basieren auf Messungen, die von einem Netzwerk mit Stationen in Spitzbergen, Grönland, Schweden, der Schweiz, Japan, Teneriffa, Australien und Neuseeland teilweise seit Jahrzehnten systematisch durchgeführt wurden. Die Bodenmessungen werden durch Satellitenbeobachtungen und Modellsimulationen abgesichert.

Ist das Montreal-Protokoll wirkungslos?

Indem der HCl-Anstieg durch eine Änderung in der Zirkulation erklärt wird, und nicht durch das Auftreten von neuen, Ozon abbauenden Substanzen, bestätigt die Studie, dass das Montreal-Protokoll weiterhin ein Erfolg bleibt. Allerdings ist die zu erwartende langfristige Abnahme der Ozon abbauenden Substanzen in der Atmosphäre komplexer als gedacht. Professor Notholt: „Unsere Beobachtungen stellen nicht das Montreal-Protokoll in Frage. Sie zeigen vielmehr, dass die atmosphärische Variabilität und eventuell auch der Klimawandel einen Einfluss auf die Erholung der Ozonschicht besitzen. Sie wird kein gleichförmiger Prozess sein, sondern ein Auf und Ab. Die Abnahme der ozonabbauenden Chemikalien in der Atmosphäre wird noch viele Jahrzehnte dauern. Während dieser Zeit bleibt die stratosphärische Ozonschicht gefährdet.“

Veröffentlichung im Journal „Nature“

Die spektakulären Forschungsergebnisse wurden jetzt im Wissenschaftsjournal „Nature“, einer wöchentlich erscheinenden, englischsprachige Fachzeitschrift veröffentlicht. Das renommierte Blatt ist die weltweit meist zitierte interdisziplinäre Fachzeitschrift für Naturwissenschaften.

Weitere Informationen:
Universität Bremen
Institut für Umweltphysik
Prof.Dr.JustusNotholt
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