Hochgeschleuderter Wasserdampf verstärkt Abbau über den gemäßigten Breiten Sommerstürme fördern den Ozonschwund - scinexx | Das Wissensmagazin
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Hochgeschleuderter Wasserdampf verstärkt Abbau über den gemäßigten Breiten

Sommerstürme fördern den Ozonschwund

Sturmfront © NOAA Photo Library, OAR/ERL/National Severe Storms Laboratory (NSSL)

Schwere Sommerstürme dünnen die schützende Ozonschicht über den gemäßigten Regionen der Nordhalbkugel aus. Die Sturmsysteme schleudern Wasserdampf bis in 20 Kilometer Höhe und lösen dadurch die Kettenreaktion aus, die das Ozon abbaut. Das haben US-amerikanische Forscher anhand von Messflügen und Modellen festgestellt. Nach einem Sturm könne innerhalb von einer Woche ein Viertel bis ein Drittel des Ozons in der Stratosphäre verschwinden. Diese ausgedünnte Zone erstrecke sich dann über mehr als 100 Kilometer. Die für diesen Ozonabbau günstigen Bedingungen seien bereits jetzt überraschend häufig: Man habe sie bei der Hälfte aller Messflüge über den USA beobachtet, berichten die Forscher im Fachmagazin „Science“.

Durch den Klimawandel könnte sich dieser Ozonschwund zukünftig noch verstärken, warnen die Forscher. Denn die wärmere Atmosphäre enthalte dann mehr Wasserdampf. Weil eine dünnere Ozonschicht mehr schädliche UV-Strahlen der Sonne durchlässt, könnte damit auch das Hautkrebsrisiko in den dicht bevölkerten Regionen der Nordhalbkugel ansteigen.

„Die Idee, dass sich die Ozonschicht demnächst wieder erholt haben wird, ist eine signifikante Fehleinschätzung“, konstatieren James Anderson von der Harvard University in Cambridge und seine Kollegen. Zwar habe man die Freisetzung von Fluorchlorkohlenwasserstoffen und anderen ozonschädlichen Halogenverbindungen inzwischen stark reglementiert. Aber noch sei ausreichend Chlor aus diesen Verbindungen in der Atmosphäre vorhanden. Komme Wasserdampf hinzu, könne dies unter bestimmten Bedingungen den Ozonabbau in der Stratosphäre vorantreiben.

Die Grafik zeigt schematisch die Bildung von ozonabbauenden Chlorradikalen an der Oberseite der hochaufragenden Sturmwolken und die Reaktion, die das Ozon (O3) zu normalem Sauerstoff (O2) abbaut; dadurch gelangt mehr UV-Strahlung auf die Erdoberfläche. © Robert Stanhope, Anderson group, Harvard University

Wassertröpfchen, Chlor und niedrige Temperaturen

Zerstört wird das Ozon, eine Verbindung aus drei Sauerstoffatomen, durch sogenannte Chlorradikale. Diese extrem aggressive Chlorform stielt dem Ozon ein Sauerstoffatom und wandelt es so in ganz normales Sauerstoffgas (O2) um. Die Chlorradikale entstehen, wenn sich Vorläufersubstanzen an winzige, schwefelhaltige Wassertröpfchen in der Atmosphäre anlagern. UV-Licht und sehr niedrige Temperaturen starten dann eine ozonzerstörende Kettenreaktion. Günstige Bedingungen dafür herrschen normalerweise vor allem über der Arktis und Antarktis. Anderson und seine Kollegen haben nun jedoch herausgefunden, dass bei Stürmen auch über den gemäßigten Breiten solche Chlorradikale entstehen können.

„Entscheidend ist die Kombination von Wasserdampf und Temperatur“, erklären die Forscher. Denn bereits ab rund zwölf Teilen Wasserdampf pro Million Luftteilchen (parts per million, ppm) starte die ozonabbauende Kettenreaktion bei Temperaturen, wie sie auch in den gemäßigten Breiten der Nordhalbkugel im Sommer herrschten.

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Woher der zusätzliche Wasserdampf kommt, zeigten Messungen mit Forschungsflugzeugen der US-Raumfahrtbehörde NASA: Große Sturmsysteme von 50 und mehr Kilometern Ausdehnung erzeugen demnach einen so großen Sog, dass sie Wasserdampf aus unteren Luftschichten bis in 20 Kilometer Höhe schleudern können. In rund 50 Prozent der Messflüge habe man solche wasserdampfreichen Bedingungen registriert. „Angesichts der Messwerte ist klar, dass der Schwellenwert für die Bildung von Chlorradikalen im Sommer über den USA und wahrscheinlich auch anderen gemäßigten Regionen regelmäßig überschritten wird“, sagen die Forscher. Genauere Messungen seien nun nötig, um das Ausmaß und Dauer des Ozonverlusts genauer zu ermitteln. (doi:10.1126/science.1222978)

(Science, 27.07.2012 – NPO)

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