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Atmosphärenchemie: Über dem Nordpol wird ein Rekord-Ozonloch erwartet

Ozonloch über Nordpol
Wenn vom Ozonloch die Rede ist, richten sich die Blicke zumeist in die Antarktis, wo das Phänomen entdeckt wurde und alljährlich wiederkehrt. Die Schutzschicht aus O3-Molekülen dünnt jedoch im Winter auch immer wieder über der nördlichen Hemisphäre aus – und in den nächsten Wochen könnte das Phänomen rekordverdächtige Dimensionen annehmen, befürchten Wissenschaftler vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT).

Ozonloch über Nordpol | Das Bild vom 9.3.2011 zeigt einen sehr stark reduzierten Ozongehalt in der Stratosphäre über der Arktis (violett und blaue Farben entsprechen sehr geringen Ozonkonzentrationen). Der Ozonabbau hat erst vor Kurzem begonnen und wird sich in den nächsten Wochen weiter beschleunigen, solange der polare Wirbel stabil bleibt.
Satellitenmessungen und Modelle zeigen in diesem Winter einen ungewöhnlich stabilen Luftwirbel über dem Nordpol, der für enorme Windstärken und sehr kalte Temperaturen in der Stratosphäre sorgt. In diesem arktischen Wirbel finden spezielle chemische Prozesse statt, die zu einem sehr schnellen katalytischen Ozonabbau führen, sobald das erste Sonnenlicht auf die polare Atmosphäre fällt. Einen vergleichsweise großen, stabilen und bis ins Frühjahr anhaltenden Wirbel habe man bislang nur über der Antarktis beobachtet, so Johannes Orphal vom KIT und seine Kollegen.

Die tiefen Temperaturen im Polarwirbel lösen die Bildung polarer stratosphärischer Wolken aus, die aus zahlreichen Eiskristallen bestehen. Diese Kristalle sorgen wiederum dafür, dass Chlor aus so genannten Reservoirgasen wie Salzsäuredämpfen oder Chlornitrat freigesetzt wird, in denen es normalerweise chemisch inaktiv gespeichert ist – ursprünglich stammt es beispielsweise aus FCKW. Die entstehenden freien Chlorradikale reagieren dann mit den O3-Molekülen, sobald nach dem Polarwinter die Sonne aufgeht und UV-Strahlung den katalytische Ozonabbau einleitet.

Normalerweiser bildet sich über dem Nordpol kein derart stabiler Polarwirbel aus, da die Land und Meer hier unregelmäßiger verteilt sind als in der Antarktis, wo das riesige Eisschild auf dem Kontinent für entsprechend konstante Klimabedingungen sorgt. In der Arktis beeinflussen und stören dagegen verschiedene Faktoren die Luftströmungen, so dass die Temperaturen zumeist nicht tief genug sinken, um die Entwicklung der polaren stratosphärischen Wolken anzustoßen. Deshalb tritt in der Atmosphäre seltener und in geringeren Mengen reaktives Chlor auf, das die Ozonschicht angreift: Sie dünnt zwar aus, aber bei weitem nicht in dem Umfang wie über dem Südpol.

In diesem Winter ist die Situation anders: Erstmals seit Beginn der Messungen bildete sich ein langzeitig stabiler Polarwirbel auch über dem Nordpol aus, weshalb Orphals Team ein Ozonloch erwartet, dessen Dimensionen mit jenem der Südhemisphäre vergleichbar sein könnten. Momentan weist zudem nichts darauf hin, dass der Polarwirbel zusammenbricht – die Bedingungen bleiben vorerst also ungünstig für die UV-Schutzhülle der Erde. Höhenballons sollen in der nächsten Zeit genauere Daten liefen, hoffen die Klimatologen: Bislang konnten sie wegen extremer Wingeschwindigkeiten über dem Untersuchungsgebiet noch nicht starten. (dl)

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