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Monsun als Fahrstuhl für Ozonkiller

Kurzlebige ozonzerstörende Substanzen gelangen noch vor ihrem Zerfall in die Stratosphäre

Ozonkiller
Kurzlebige ozonabbauende Substanzen wie Trichlormethan gelangen in größerer Menge und schneller in die Stratosphäre als bislang gedacht. © NASA

Per „Turbolift“ in die Höhe: Über einen neu entdeckten Transportweg gelangen mehr kurzlebige Ozonkiller in die Stratosphäre als gedacht. Messungen belegen, dass diese vor allem in Asien freigesetzten Chemikalien durch Luftströmungen des Monsun bis in große Höhe gerissen werden. Dort verteilen sie sich dann rund um den Globus und tragen zum Ozonabbau auch über der Arktis bei, wie Forscher berichten. Setzen sich diese Emissionen fort, könnte dies die Erholung der Ozonschicht signifikant verzögern.

Seit 1987 sind langlebige Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW) wegen ihrer ozonabbauenden Wirkung verboten. Dennoch war das Ozonloch über dem Südpol 2020 so groß wie nie und auch über der Arktis dünnt die Ozonschicht immer häufiger stark aus. Als Ursache dafür stehen neben klimabedingten Faktoren auch neue „Ozonkiller“ unter Verdacht – kurzlebigere Treibgase wie Trichlormethan, Tetrachlormethan oder Dichlormethan. Sie werden vor allem in Asien in steigender Menge freigesetzt.

HALO
Mit dem Forschungsflugzeug HALO hat das Team ozonabbauende Spurengase in der Stratosphäre über dem Nordatlantik gemessen. © Valentin Lauther

Zu kurzlebig für Ozonschäden?

Bisher glaubte man, dass diese neuen „Ozonkiller“ zu kurzlebig sind, um in größeren Mengen bis in die Stratosphäre und damit in die Ozonschicht zu gelangen. Denn sie reagieren innerhalb von sechs bis zehn Monaten mit Hydroxyl-Radikalen in der unteren Atmosphäre und werden so eingefangen und unschädlich gemacht, bevor sie in größere Höhen aufsteigen können – so jedenfalls die gängige Annahme. Deshalb sind diese Chlormethanverbindungen bisher nicht verboten.

Doch das ist ein Irrtum, wie nun Valentin Lauther von der Bergischen Universität Wuppertal und seine Kollegen herausgefunden haben. Mit dem Forschungsflugzeug HALO und einem eigens für die hochaufgelösten Spurengas-Messungen entwickelten Gaschromatografie-Massenspektrometer hatten sie im Herbst 2017 insgesamt 15 Messflüge über dem Nordatlantik durchgeführt. Dabei ermittelten sie die Konzentrationen von unter anderem Dichlormethan und Trichlormethan bis in 15 Kilometer Höhe.

Asiatische „Ozonkiller“ gelangen bis in die Stratosphäre

Das Ergebnis: In der unteren Stratosphäre waren die Werte der kurzlebigen „Ozonkiller“ um 150 Prozent gegenüber den normalen Hintergrundwerten in den niedrigeren Luftschichten erhöht. Dies belegt, dass die kurzlebigen Chlorverbindungen entgegen gängiger Annehme noch vor ihrem Abbau bis in die Stratosphäre gelangen können. Dort tragen dann auch diese Substanzen zum weiteren Ozonabbau bei.

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Um herauszufinden, woher die Chemikalien stammen, haben die Forschenden die spezifische Signatur der ozonabbauenden Spurengase mithilfe der Messdaten und einem Luftmassenmodell bis zu ihrem Ursprung zurückverfolgt. Die Resultate bestätigten, dass die stark mit Dichlormethan und Chloroform angereicherten Luftmassen größtenteils aus bodennahen Schichten im süd- und ostasiatischen Raum stammen – und damit aus der Region, in der diese ozonabbauenden Substanzen vermehrt freigesetzt werden.

„Unsere Ergebnisse liefern damit den Beobachtungsbeweis, dass die jüngste Zunahme der asiatischen Di- und Trichlormethan-Emissionen auch zu einem Anstieg der Chlorverbindungen in der Stratosphäre führen“, konstatieren Lauther und seine Kollegen.

Monsun als „Turbolift“

Doch wie können die ozonabbauenden Substanzen in so großer Menge und so schnell in die Stratosphäre gelangen? Nähere Analysen ergaben, dass der asiatische Monsun dafür eine entscheidende Rolle spielt: Seine aufsteigenden Luftströmungen reißen die Chemikalien in die Höhe und ermöglichen es ihnen dadurch, schneller als bisher angenommen die Grenze von der Troposphäre zur Stratosphäre zu überwinden.

„Bodennahe Luftmassen aus ganz Süd- und Ostasien, die mit Luftschadstoffen und Treibhausgasen angereichert sind, werden durch den Monsun wie durch einen riesigen Fahrstuhl auf direktem Weg in die untere Stratosphäre katapultiert, wo sie sich anschließend weltweit verteilen“, erklärt Lauther. „Weil dieser Transport so schnell geht, bleibt auch bei kurzlebigen Schadstoffen wie Dichlormethan und Chloroform nicht genügend Zeit für chemischen Abbau, sodass sie die Stratosphäre fast unvermindert erreichen.“

Einmal in der unteren Stratosphäre angekommen, sorgen dann die dort vorherrschenden Luftströmungen dafür, dass die schadstoffbeladenen Luft rund um den Globus verteilt wird und so innerhalb weniger Wochen auch bis nach Europa und zum Nordatlantik gelangt.

Erholung der Ozonschicht könnte sich verzögern

Dieser „Turbolift“ erklärt demnach, wie ozonabbauende Spurengase noch vor ihrem Abbau in die Ozonschicht gelangen können und warum diese Ozonkiller dann auch auf der anderen Seite der Welt nachweisbar sind. „Unsere Messungen und Analysen zeigen, wie stark die Zusammensetzung der Luft in der unteren Stratosphäre durch den asiatischen Monsun bestimmt wird und wie die globale Ausbreitung der durch den Monsun eingetragenen Luftmassen im Detail funktioniert“, sagt Lauthers Kollege Michael Volk.

Das bedeutet auch, dass die künftige Entwicklung der Ozonschicht maßgeblich davon abhängt, wie sich die Emissionen der kurzlebigen Ozonkiller in Asien entwickelt. Steigen ihre Emissionen wie bisher um 3,5 bis acht Prozent pro Jahr, könnte dies die Erholung der Ozonschicht signifikant verzögern. (Atmospheric Chemistry and Physics, 2022; doi: 10.5194/acp-22-2049-2022)

Quelle: Bergische Universität Wuppertal

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