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Antarktis 2013 - Ozonloch bleibt stabil 2014
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Entwicklung der Ozonschicht über der Antarktis
2013: Das Ozonloch über der Antarktis bleibt stabil

Ozonloch stabil - einige Fragen bleiben offen

Die Herstellung und Verbrauch chemischer Substanzen, die die Ozonschicht gefährden, ist seit 1987 im Montreal-Protokoll geregelt. Seither sind acht internationale Expertenberichte veröffentlicht worden, die den aktuellen Stand und die Zukunft der Ozongefährdung beleuchten. Am jüngsten Ozon-Bericht der Vereinten Nationen - vorgestellt am 10. September am UN-Sitz in New York - waren Wissenschaftler der Empa massgeblich beteiligt.

Nachdem in den 1970 er Jahren die Schädlichkeit von Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKWs) auf die Ozonschicht vorausgesagt wurde, schreckten 1985 die Daten von Satellitenmessungen die Menschheit auf. Über der Antarktis wurde eine klaffende Lücke in der Ozonschicht entdeckt, die die Erde vor gefährlicher, krebserregender UV-Strahlung abschirmt.

Bereits 1987 hatten sich Politiker auf der ganzen Welt auf das Montreal-Protokoll verständigt, das Ozon-schädliche Stoffe, vor allem Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW), verbietet.

197 Staaten haben diesen völkerrechtlichen Vertrag ratifiziert. Eine Reihe von wissenschaftlichen Expertenberichten begleitet seither den Prozess zur Rettung der Ozonschicht. Der achte dieser Berichte wurde am 10. September 2014 auf einer gemeinsamen Pressekonferenz der WMO («World Meteorological Organisation») und des UNEP (Umweltprogramm der Vereinten Nationen) veröffentlicht. Der Empa-Forscher Stefan Reimann hat als «Lead Author» wesentlich an diesem Bericht mitgewirkt.

Ozondecke erholt sich auf Stand von 1980

Noch immer öffnet sich das Ozonloch in jedem September über der Antarktis. Doch anders als in den 1980er- und 1990er-Jahren wird es nicht mehr grösser. Seit der Jahrtausendwende ist es unverändert geblieben; einige Hinweise deuten gar auf eine langsame Verbesserung der Lage hin. Modellrechnungen ergeben, dass die Ozonschicht im Jahr 2050 wieder im Zustand von 1980 sein könnte. Die Konzentration der meisten, im Montreal Protokoll genannten Ozonkiller (vor allem FCKW) geht dann auch wie erwartet zurück. Dies wird durch langjährige Messungen, u.a. auf dem Jungfraujoch, überprüft. Auch die weltweiten Emissionen der früher als Ersatz eingeführten und ebenfalls ozonschädigenden HFCKW haben sich auf hohem Niveau stabilisiert und werden in Zukunft abnehmen.

Nun wurden erstaunlicherweise «neue» FCKWs in der Atmosphäre entdeckt, die nie im industriellen Massstab hergestellt wurden, aber als Nebenprodukt in der Industrie in kleineren Mengen entweichen könnten. Die Konzentration dieser Stoffe ist jedoch 100- bis 1000-fach geringer als die der klassischen Ozonkiller. Dass solche Stoffe aufgespürt werden können, schon kurz nachdem sie freigesetzt wurden, zeigt die Möglichkeiten der weltweiten Messnetze. Diese wirken wie Frühwarnsysteme und stellen sicher, dass Emissionen von potentiell gefährlichen Stoffen möglichst schnell erkannt werden können. Eine signifikante Bedrohung der Ozonschicht rührt nach wie vor von FCKW her, die vor Jahren etwa in Isolierschäumen und Kühlanlagen eingebaut wurden. Beim Recycling dieser Anlagen in allen Teilen der Welt ist es wichtig, dass die FCKW abgetrennt und durch Verbrennung vernichtet werden, sonst würden diese Altlasten die Ozonschicht stärker schädigen als alle neu produzierten Stoffe zusammen.

Während die klassischen Ozonkiller also langsam verschwinden, steigt die Menge an Fluorkohlenwassestoffen (FKW), mit denen die ozonabbauenden Stoffe in den letzten 20 Jahren ersetzt wurden, um etwa sieben Prozent pro Jahr an. Diese Substanzen schädigen die Ozonschicht nicht, haben jedoch oft ein hohes Treibhauspotential und tragen stark zur globalen Erwärmung bei. Auch sie sollten in Zukunft ersetzt werden. Und auch zu den Ersatzstoffen, die den Treibhauseffekt mindern sollen, sind noch einige Fragen offen. Der Ersatzstoff HFO-1234yf wird in Zukunft in den Klimaanlagen neuer Automodelle gebraucht werden. Dieser Stoff zerfällt in der Atmosphäre zu Trifluoressigsäure - eine Substanz welche in der Natur nicht abgebaut werden kann und sich so in der Umwelt anreichert.

Bedenkliche Abweichungen vom Sollwert entdeckt

Bei der regelmässigen Überprüfung der Daten des weltweiten Messnetzes für Spurengase stellten die Atmosphärenforscher indes auch signifikante Abweichungen fest. Diese Ergebnisse sind im jüngsten UNEP-Bericht erwähnt. So sinkt zum Beispiel die Konzentration des Ozon-schädigenden Gases Tetrachlormethan nicht um vier Prozent pro Jahr wie dies Modellrechnungen ergaben, sondern nur um ein Prozent - obwohl der Stoff schon seit längerem nur noch als Zwischenprodukt (mit entsprechend geringen Emissionen) eingesetzt werden darf. Neue Messdaten legen nahe, dass die Emissionen weder aus Europa noch aus Nordamerika stammen.

Literaturhinweis

Scientific Assessment of Ozone Depletion, World Meteorological Organization, Geneva, Switzerland, 2014

Quelle: Text empa , Eidg. Materialprüfungs- und Forschungsanstalt, September 2014

Ozonloch

Als Ozonloch wird eine starke Ausdünnung der Ozonschicht bezeichnet. Diese wurde Anfang der Achtziger Jahre erstmals von britischen Wissenschaftlern über der Antarktis beobachtet und ist seitdem eine stetig wiederkehrende Erscheinung, die nach folgendem Muster abläuft:

Im antarktischen Winter (Polarnacht, Mai bis August) kühlt die Luft über der Antarktis wegen fehlender Sonnenstrahlung stark ab. Dadurch bildet sich in der Stratosphäre ein extrem starker Windwirbel um die Antarktis herum, der verhindert, dass ozonreiche Luft, die über den niedrigen Breiten gebildet wird, herangeführt werden kann. Durch die Abkühlung entstehen ausserdem so genannte polare stratosphärische Wolken, die im Frühling zusammen mit der wieder einsetzenden Sonnenstrahlung die chemischen Reaktionen des Ozonabbaus in Gang setzen und verstärken.

Eine entscheidende Rolle spielen dabei die vom Menschen in die Atmosphäre gebrachten Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW). Deren Moleküle werden durch das Sonnenlicht in chemisch aktive Halogene - vor allem Chlor und Brom - gespalten, die dann wiederum das Ozon abbauen. Messdaten aus Jahren mit einem besonders starken Ozonabbau zeigen, dass sich der Ozonanteil der Atmosphäre über der deutschen Forschungsstation Neumayer in der Zeit von Mitte bis Ende August, also innerhalb von etwa zwei Wochen, um circa 40 Prozent reduziert hatte. Innerhalb der eigentlichen Ozonschicht in einer Höhe von 15 bis 17 Kilometern waren zur selben Zeit die maximalen Ozonkonzentrationen sogar um 70 Prozent und mehr gesunken.

Ozon (O3) ist ein Sauerstoffmolekül aus drei Sauerstoffatomen.

Es wirkt als sehr starkes Oxidationsmittel mit typischem, leicht stechendem Geruch.

Ozon zerfällt nach kurzer Zeit in normalen Sauerstoff (O2).

Die aggressive Sauerstoff-Form Ozon wird überall dort gebildet, wo durch Energiezufuhr O2 in Sauerstoffatome (O) zerlegt wird, die mit weiterem O2 zu Ozon reagieren können. Dies kann durch UV-Strahlung, Blitzschlag, Schweissen geschehen. Auch elektrische Entladungen von Hochspannungen, wie sie in Photokopierern (Kopieren), Laserdruckern und Luftionisiergeräten auftreten, sind Ozonquellen.
Wie entsteht Ozon? Entstehung, Zerstörung UV-Strahlen sind schädlich

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Weitere Informationen
Ozonschicht über der Antarktis 1994-2004
Ozon-Konzentration über der Antarktis 2007
Antarktis 2011 - Entwicklung der Ozonschicht
Antarktis 2012 - Ozonloch wird kleiner
Antarktis 2013 - Ozonloch bleibt stabil
2014 - Das Ozonloch wird sich schliessen
Antarktis 2015 - Ozonloch löst sich fast auf
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