Gesundheit: Ozonschicht: Eiskristalle vergrößern das Ozonloch

Das Ozonloch sorgt für Verwirrung. Jahrelang hieß es, durch einen Verzicht auf die Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW) und gewisse Bromverbindungen in Spraydosen, Kühlmitteln oder Feuerlöschern könne der Zerstörung der Ozonschicht Einhalt geboten werden. Seit 1987 gibt es das Abkommen von Montreal, das den Ausstieg aus der FCKW-Verwendung zum Schutz der Ozonschicht regelt. Es gilt als eines der erfolgreichsten internationalen Vertragswerke, da in den vergangenen Jahren die FCKW-Konzentrationen in den erdnahen Luftschichten (Troposphäre) bereits erkennbar gesunken und in der darüber liegenden Stratosphäre, wo sich zwischen zwölf und 45 Kilometer Höhe die Ozonschicht befindet, nicht mehr angestiegen sind.

Dennoch meldeten die US-Weltraumbehörde NASA und neuseeländische Wissenschaftler jüngst überraschend, das Ozonloch über der Antarktis sei im September mit 29,3 Millionen Quadratkilometern so groß wie nie zuvor gewesen. Zudem lagen erstmals größere Siedlungen wie Punta Arenas in Chile und Ushuaia in Argentinien für kurze Zeit direkt darunter. Die Bewohner waren also einer erhöhten UV-Strahlung ausgesetzt.

Für die Wissenschaftler, die sich mit den chemischen Vorgängen in der Atmosphäre beschäftigen, ist diese Entwicklung keineswegs so paradox, wie sie auf den ersten Blick erscheinen mag. Denn die Größe des Ozonloches hängt nicht nur von der Menge ozon-gefährdender Chemikalien in der Stratosphäre ab. Sie ist auch eine Folge der Wetterbedingungen, die in den oberen Luftschichten herrschen. "Der gewaltige Einfluss des Wetters macht die Größe des Ozonloches schlichtweg nicht vorhersagbar," sagt Richard McPeters, Leiter des Ozon-Forschungsprogramms der NASA. "Jedes Jahr stehen wir vor neuen Überraschungen."

Ein wesentlicher Faktor ist die Temperatur. Je kälter, desto stärker wird die Ozonschicht angegriffen. Während des antarktischen Winters, wenn die Sonnenstrahlen kaum oder gar nicht die Luftschichten über dem Südpol erreichen und erwärmen können, bilden sich in der Stratosphäre Wolken aus Eis-Kristallen. Diese Kristalle bieten eine Oberfläche, auf der die chemischen Reaktionen ablaufen, die harmlose Chlorverbindungen in aggressivere Moleküle spalten, die das Ozon zerstören. "Ohne diese Eis-Kristalle würden wir nicht dieses Maß an Ozonzerstörung beobachten, wie wir es jedes Jahr tun", sagt McPeters. Seiner Ansicht nach ist das jüngste Rekord-Ozonloch vor allem eine Folge eines besonders kalten Winters in der Antarktis mit ausgedehnter Eiswolkenbildung.

Eine weitere Schlüsselrolle bei der Entstehung des Ozonloches spielen besondere Winde. Wenn sich die extreme Kälte im Winter wie eine Glocke über die Antarktis legt, bildet sich rundherum ein riesiger Luftwirbel. Dieser so genannte antarktische Vortex isoliert den Südpol monatelang sehr stark vom Geschehen in anderen Teilen der Atmosphäre.

Der Großteil des Ozons der Stratosphäre wird als Folge der höheren Sonneneinstrahlung über den Tropen gebildet. Über Luft-Strömungen fließt das Ozon dann in Richtung der Pole. Im Winter kommt es allerdings am Südpol nicht mehr an, weil der Vortex-Wirbel den Weg blockiert und auch die Ozon-Moleküle statt dessen auf eine Kreisbahn um den Eiskontinent lenkt. "Der südliche Vortex ist sehr stabil. Er schließt innen die Luftmassen ein und hält die ozonreichere Luft außen ab", so McPeters. Ohne Nachlieferungen fällt die Ozonkonzentration über dem Südpol immer weiter ab. Erst wenn im November der Windkreisel an Schwung verliert und schließlich ganz abreißt, kann wieder ozonreichere Luft bis über den Südpol vordringen und das Ozonloch "stopfen".

Auch im Norden bildet sich im Winter ein ähnlicher Wirbel der Luftmassen rund um die Arktis aus. Allerdings führen die Berge in Skandinavien, Alaska und Kanada zu wellenförmigen Störungen in den Atmosphärenschichten. So kann auch im Winter immer wieder wärmere Luft bis zum Nordpol vordringen. "Das Wetter-System des Nordens ist weitaus weniger stabil als im Süden", sagt McPeters. Die Temperaturen fallen nicht so tief, der Vortex hält sich nicht so lange. Nur wenn das Wetter tatsächlich einmal über längere Zeit einen beständigen Luftwirbel um die Polregion ausbildet, kann sich ein Mini-Ozonloch bilden. "Das ist 1997 ein Mal geschehen, aber das war ungewöhnlich", so der NASA-Experte.

Neben dem allgemeinen Wettergeschehen haben die Wissenschaftler übrigens noch eine weitere Erklärung für ein anhaltend großes Ozonloch über der Antarktis: den Treibhauseffekt. Der steigende Kohlendioxid-Anteil der Atmosphäre hält immer mehr der langwelligen Wärmestrahlung der Erdoberfläche in den unteren Luftschichten gefangen. Im Gegenzug kühlt die darüber liegende Stratosphäre stärker aus. Wieder bilden sich mehr Eiswolken, und mehr Ozonmoleküle werden zerstört.

In einem Punkt geben Experten allerdings Entwarnung. Selbst wenn der Treibhauseffekt in den nächsten Jahrzehnten noch zunehmen sollte, gehen sie davon aus, dass das regelmäßig auftretende Ozonloch über der Antarktis trotzdem wieder kleiner wird. "In einigen Jahren werden wir auch in der Stratosphäre eine deutliche Verringerung der FCKW messen können", sagt McPeters. Damit verliert das Ozonloch langsam aber sicher seine maßgebliche Ursache. Professor Paul Crutzen vom Max-Planck-Institut für Chemie in Mainz, der als einer der Entdecker des Ozonloches 1995 mit dem Nobelpreis ausgezeichnet wurde, ist sogar überzeugt: "In 30 bis 40 Jahren wird das Ozonloch verschwunden sein."

Lucian Haas