Über der Südsee erstreckt sich eine riesige Zone, in der sich weder Ozon noch so genannte Hydroxylradikale (OH-Radikale) befinden. Wie in einem riesigen Fahrstuhl können hier FCKW und andere chemische Verbindungen ungehindert bis in höhere Atmosphärenschichten aufsteigen und von dort beispielsweise in die Antarktis gelangen, wo sie den Ozonabbau verursachen. Entdeckt wurde das Phänomen von Markus Rex vom Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) in Bremerhaven, der 2009 zuerst an einen Messfehler seiner Ozonsonden geglaubt hatte: Seine an Ballons aufsteigenden Messinstrumente meldeten mehrfach keine Werte, sondern die Ozonkonzentrationen lagen über tausende Kilometer hinweg unter der Nachweisgrenze von 10 parts per billion (ppb). Eigentlich müssten sie in diesen Breitenlagen jedoch drei- bis zehnmal so hoch sein.

Atmosphärenfahrstuhl
© Markus Rex, Alfred-Wegener-Institut
(Ausschnitt)
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In tropischen Gewitterstürmen über dem Westpazifik werden Luftmassen mit den darin enthaltenen chemischen Substanzen schnell bis an den Rand der Stratosphäre nach oben geschleudert. Sind ausreichend OH-Moleküle in der Atmosphäre vorhanden, wird die Luft durch chemische Umwandlungsprozesse weit gehend gereinigt. Bei geringen OH-Konzentrationen, wie sie jetzt in weiten Teilen des tropischen Westpazifiks festgestellt wurden, nimmt die Reinigungsleistung der Atmosphäre rapide ab.

Weitere Forschungsfahrten in den westlichen Pazifik konnten aber belegen, dass hier tatsächlich ein riesiges, natürliches Loch in der Atmosphäre vorhanden ist. Verursacht wird es durch die extreme Abgelegenheit der Region: Sie sorgt dafür, dass die Luft im tropischen Westpazifik sehr sauber ist, da flüchtige Kohlenwasserstoffe – wie sie beispielsweise tropische Regenwälder produzieren – längst abgebaut wurden, bis sie das Gebiet erreichen. Unter diesen Reinluftbedingungen müssten OH-Radikale zu einem großen Teil durch chemische Umwandlungen aus Ozon gebildet werden. Da jedoch Ozon mangels natürlicher wie menschengemachter Luftverunreinigungen – vor allem Stickoxide sind hier wichtig – in der unteren Luftschicht ebenfalls fehlt, entsteht hier das "OH-Loch", wie es die Forscher nennen.

Und das hat Folgen, denn OH-Radikale wirken chemisch äußerst aggressiv: Sehr viele von Menschen, Tieren oder Pflanzen produzierte flüchtige Stoffe reagieren stark mit den Molekülen und werden dadurch abgebaut. Sie erreichen also die Stratosphäre praktisch nicht – außer im Bereich des OH-Lochs. "Nur wenige, besonders langlebige Verbindungen schaffen den Weg ungehindert durch die OH-Schicht bis in die Stratosphäre", sagt Markus Rex. Dort angelangt, können sie sich aber leicht weltweit verteilen und verbleiben langzeitig, da sie unter den herrschenden Bedingungen nur schwer abgebaut werden. Das OH-Loch im Pazifik beeinflusst daher womöglich auch den Ozonschwund über der Antarktis, so Rex: "Es zeigte sich immer wieder, dass der Ozonschwund in der Realität um einiges stärker war, als unsere Modelle theoretisch berechnet haben. Mit dem OH-Loch über dem tropischen Westpazifik haben wir jetzt vermutlich einen Beitrag zur Lösung des Rätsels gefunden."

Zu den beteiligten kritischen Stoffen gehören Methylbromid und weitere bromierte Kohlenwasserstoffe, die über der Südsee in größeren Mengen in die Stratosphäre gelangen als in anderen Teilen der Welt. Seitdem die Wissenschaftler dieses Phänomen erkannt und bei der Modellierung des stratosphärischen Ozonabbaus berücksichtigt haben, stimmen ihre Modelle mit den tatsächlich gemessenen Daten hervorragend überein, so Rex.