Aspekte des Ozonproblems

Prof. Dr. Karin Labitzke
Fachbereich Geowissenschaften
Institut für Meteorologie
Carl-Heinrich-Becker-Weg 6-10, 12165 Berlin, Germany
Telefon (030) 838 71 166

Zeitreihe des Gesamtozons (DU) über der Nordhemisphäre, ab 1979, sowie der Sonnenaktivität, für die Sommermonate Juni und Juli.
Daten: Ozon: NASA, Sonnenaktivität: World Data Center for STP, Boulder, USA

Einführung

In fast jeder Diskussion über Umweltprobleme, ob Treibhauseffekt, Grundwasserverschmutzung oder Überschwemmungen, fällt früher oder später das Wort "Ozonloch" - jeder Laie benutzt es mit einer verblüffenden Selbstverständlichkeit. Obwohl er kaum wissen kann, was sich hinter dem Wort "Ozonloch" wirklich verbirgt, fühlt er sich laut Meinungsumfragen (in Deutschland) im Vergleich zu allen anderen Umweltproblemen von dem Ozonloch am meisten bedroht. Und manche Presseberichte schüren diese Angst, indem gelegentlich im Winter vollkommen unsachgemäß and falsch von einem Ozonloch über Deutschland berichtet wird.

In der Wirklichkeit handelt es sich um einen besorgniserregenden langfristigen, bis in die Mitte des nächsten Jahrhunderts andauernden Abbau des Ozons (siehe Abbildung 2, der durch die Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKWs), aber auch durch den Anstieg anderer anthropogener Spurenstoffe verursacht wird. Deshalb wurden Maßnahmen ergriffen, um die Produktion und den VErbrauch dieser gefährlichen Produkte weitgehend zu stoppen.

Es muß aber auch klargestellt werden, daß sich auf der Nordhemisphäre bis jetzt kein "Ozonloch" ausbilden kann, so daß in Deutschland während des ganzen Jahres vor den Sonnenstrahlen keine Angst herrschen muß, wenn man sich gegen Sonnenbrand schützt - wie es auch früher üblich war. Wirklich vorsichtig muß man bei allen Reisen in den Süden sein.

Natürliche Verteilung des Ozons

Die Produktion des Ozons findet hauptsächlich in der Stratosphäre in einer Höhe von 20 bis 30 km über den Tropen statt, denn nur hier

ist, bei hohem Sonnenstand, die Strahlungsintensität für die Photolyse ausreichend stark. Von den Tropen wird das Ozon durch vorherrschende Winde in die mittleren und hohen Breiten abtransportiert. Die Abbildung 1 zeigt, daß in den Tropen, also gerade dort, wo die Sonne am höchsten steht, der Ozongehalt am geringsten ist. Das bedeutet, daß dort, in den Tropen und Subtropen, die UV-Strahlung und damit die Sonnenbrandgefahr besonders hoch ist, vor allem bei hellhäutigen Menschen. Nicht zufällig sind die Naturvölker in den Tropen meist dunkelhäutig und damit an die starke Strahlung angepaßt - und nicht zufällig befinden sich "Traumziele" europäischer Urlauber in diesen Regionen, da die "Urlaubsbräune" eine Art Status-Symbol ist.

In Mitteleuropa finden sich im Jahresmittel Werte des Gesamtozongehalts zwischen 340 und 360 Dobson-Einheiten (siehe Abbildung 1). Besonders im Winter und Frühling schwanken diese Werte bei bestimmten Wetterlagen von Natur aus zwischen 200 und 500, genau wie der Luftdruck auch. Menschen und Pflanzen sind daran gewöhnt.

Ozontrend

Insgesamt hat das Ozon in der Stratosphäre in den letzten zwanzig Jahren um etwa 2-3% pro Dekade abgenommen. Diese Abnahme ist aber räumlich und zeitlich sehr unterschiedlich. In den Tropen und Subtropen sind noch keine signifikanten Änderungen aufgetreten.

Besonders deutlich ist dagegen der Ozonabbau über der Antarktis im Südfrühjahr (September bis November), wo im Bereich des sogenannten "Ozonlochs" der Gesamtgehalt des Ozons in dieser Jahreszeit auf etwa die Hälfte des Wertes vor 1975 abfiel.

In den mittleren und hohen Breiten der Nordhemisphäre wird eine Trendanalyse durch die große natürliche Variabilität besonders erschwert.

Die Titelabbildung zeigt für die Sommermonate Juni und Juli den zeitlichen Verlauf des Gesamtozongehalts, zusammen mit dem 11-jährigen Sonnenfleckenzyklus. Beide Kurven nehmen einen ähnlichen Verlauf, und das Ozon zeigt am Anfang der Kurven, d.h. im Maximum des Sonnenfleckenzyklus, hohe Werte an, im Minimum 1986 niedrige Werte, und 1991, im nächsten Maximum der Sonnenaktivität wieder hohe Werte. Dieser Zusammenhang mit der Sonnenaktivität bedeutet, daß es sich auch um eine natürliche Schwankung des Ozons handelt, und daß im Maximum der Sonnenaktivität immer etwa 3% mehr Ozon vorhanden sein werden als im Minimum.

Die Ozonwerte im Sommer 1991 sind genau so hoch wie im Sommer 1979, dem Beginn dieser Datenreihe, das heißt, daß ein Langzeittrend im Sommer für die Nordhemisphäre nicht vorhanden war.

Speziell bemerkenswert sind nun aber die besonders großen Abnahmen des Ozons nach 1982 und nach 1991. In beiden Fällen sind besonders starke Vulkaneruptionen festzustellen: El Chichon in Mexiko, April 1982, und Pinatubo, Philippinen, im Juni 1991. Diese Eruptionen führten zu einer drastischen Erhöhung des stratosphärischen Aerosols (kleine Schwefelsäuretröpfchen), die über eine komplizierte heterogene Chemie zur Zerstörung des Ozons beitragen. Das heiß, daß in den Jahren nach diesen Eruptionen der anthropogene Ozontrend durch nat&uum;rliche Prozesse verstärkt wurde. Im Sommer 1994 hatte sich die Ozonschicht aber fast vollständig von diesem Schock erholt (siehe Titelabbildung).

Maßnahmen zur Reduktion des Chlorgehalts

Eine Abnahme des stratosphärischen Ozons erhöht in vielen Regionen

der Erde die gefährliche UV-B-Strahlung, die für die Zunahme der Hautkrebsraten verantwortlich gemacht wird. Die Völkergemeinschaft hat diese Gefahr erkannt und 1985 wurde das Wiener Abkommen zum Schutz der Ozonschicht unterzeichnet. Die Ausführungsbestimmungen des Abkommens wurden zuerst 1987 in Montreal festgelegt, dann aber 1990 in London und 1992 in Kopenhagen weiter verschärft.

Die Abbildung 2 zeigt den Anstieg des für die Ozonzerstörung besonders verantwortlichen Chlorgehalts, und wie er sich verändern wird, je nachdem, welches Abkommen eingehalten wird. Deutlich erkennt man dabei, daß das Protokoll von Montreal keinesfalls ausreicht, und daß man unbedingt versuchen muß, das in Kopenhagen verschärfte Abkommen umzusetzen. Dann würde nach Modellberechnungen der Chlorgehalt noch bis zum Jahr 2000 steigen und danach langsam wieder abnehmen. Als kritischer Wert gelten seit dem Auftreten des Ozonlochs 2 (ppbv); dieser muß zum Schutz der Ozonschicht unbedingt erreicht werden.

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