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Dieses Mal mit Feedback zu den Folgen 75 – Schwarzes Loch im Zentrum, 82 – das hellste Licht und zu Folge 83 – das Dolomitproblem.

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Dieses Mal mit Feedback zu den Folgen 79 – Fehlende Neutrinos: Als die Sonne kaputt war und 80 – Rätselhaftes Erdmagnetfeld: vom Kompass zum Supercomputer, sowie einer Antwort auf eine etwas knifflige Frage zu Schwarzen Löchern: Warum genau kann denen zwar kein Licht entwischen, die Gravitation aber schon?

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Der Beitrag AstroGeoplänkel: Hörerfragen zu Folge 79-80 des Podcasts erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: TROPOS, Tilo Arnhold 6. September 2022.

Leipzig. Die Waldbrände 2019/20 in Australien transportierten soviel Rauch in die Atmosphäre wie nie zuvor auf der ganzen Welt beobachtet wurde. Im sogenannten Black Summer kamen dabei dreimal so viele Partikel in hohe Luftschichten wie beim bisherigen Rekord, den kanadischen Waldbränden im Sommer 2017. Zwei Analysen unter Leitung des Leibniz-Instituts für Troposphärenforschung (TROPOS) zeigen jetzt die Klimawirkung dieser gewaltigen Brände auf: Rauchpartikel mit einer Gesamtmasse von rund einer Million Tonnen verteilten sich über die Südhemisphäre und beeinflussten etwa eineinhalb Jahre lang das Klima, in dem sie die Atmosphäre oben erwärmten und unten kühlten. Dabei wurde das Sonnenlicht von den Subtropen bis zur Antarktis noch stärker getrübt als 1991 beim Ausbruch des Vulkans Pinatubo. Der Rauch hat wahrscheinlich auch zum Rekord-Ozonloch über der Antarktis 2020 beigetragen und bildete einen Wirbel mit über 1000 Kilometer Durchmesser, der mehrere Wochen über die Südhalbkugel zog und als erster Nachweis gilt, dass der Rauch der Waldbrände auch die Höhenwinde in der Stratosphäre verändern kann. Da solche extremen Brände durch den Klimawandel voraussichtlich immer häufiger werden, sei es sehr wichtig, den Rauch und seine Auswirkungen auf den Energiehaushalt der Erde in den Klimaszenarien zu berücksichtigen, schreiben die Forschenden im Fachjournal Atmospheric Chemistry and Physics (ACP).

Rekord-Waldbrände in Australien
Zwischen September 2019 und Januar 2020 brannte fast doppelt so viel Fläche wie bei jedem anderen extremen Feuer in Australien, das bisher dokumentiert wurde. Die Brände erreichten ihren Höhepunkt zwischen dem 29. Dezember 2019 und dem 4. Januar 2020. In der wissenschaftlichen Literatur werden sie deshalb inzwischen als „Australian New Year Super Outbreak“ (ANYSO) betitelt und umgangssprachlich „Schwarzer Sommer“ (Black Summer bushfires) genannt. Durch die große Hitze bildeten sich dabei auch 38 Feuerwolken (Pyrocumulonimbus, kurz PyroCb), die den Rauch mit der zehnfachen Geschwindigkeit eines Fahrstuhles in große Höhen transportierten. Mehr als die Hälfte dieser Feuerwolken haben die Rauchpartikel direkt bis zu einer Höhe von 14 bis 16 Kilometern in die untere Stratosphäre transportiert. Wie bei einem Vulkanausbruch gilt auch für Waldbrände: Je höher die Partikel gelangen, umso weiter verteilen sie sich und umso länger wirken sie auf das Klima. Partikel in den unteren Atmosphärenschichten werden durch Niederschläge meist schnell wieder ausgewaschen und haben deshalb kaum Auswirkungen auf das Klima.

Durch die Waldbrände im Südosten Australiens gelangten um den Jahreswechsel 2019/20 über eine Million Tonnen an Rauchpartikeln in die Atmosphäre. Das ist etwa viermal so viel wie bei den Waldbränden in den Jahren zuvor. Die Rauchpartikel verteilten sich durch die Höhenwinde innerhalb von wenigen Tagen in den mittleren Breiten der Südhemisphäre und enthalten unter anderem auch Ruß-Aerosol. Diese dunklen Teilchen nehmen Sonnenenergie auf und zählen zu den am stärksten wärmenden kurzlebigen Klimatreibern. Der Rauch aus solchen extremen Waldbränden ist in den Aerosol-Klimamodellen jedoch bisher noch nicht ausreichend abgebildet. Ein internationales Forschungsteam unter Leitung des TROPOS hat daher die Black-Summer-Waldbrände analysiert, um die Auswirkungen solcher Ereignisse auf das Klima besser zu verstehen.

Viele Messungen in der Südhemisphäre ergeben ein Puzzlebild
Für ihre Studie nutzen die Forschenden Satellitendaten zur optischen Dicke von Aerosolschichten (AVHRR der National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) und des Weltraum-Lidars CALIOP). Die Trübung der Atmosphäre verglichen sie mit den Sonnen-Photometer-Messungen des internationalen AERONET-Netzwerks, das u.a. Stationen betreibt in Punta Arenas (Chile), Amsterdam Island (Indischer Ozean), Marambio (vor der Antarktischen Halbinsel), Vechernaya Hill (Ostantarktis) und am Südpol. Entscheidend waren aber die Langzeitbeobachtungen, die mit zwei bodengestützten Raman-Lidaren in Punta Arenas (Chile) und Río Grande (Argentinien) an der südlichsten Spitze Südamerikas, durchgeführt wurden. Diese Messungen können als repräsentativ für den südlichen Teil der Südhemisphäre angesehen werden und ermöglichten auch Vergleiche mit anderen extremen Waldbränden in der Nordhemisphäre. Beide Messungen hatten ursprünglich andere wissenschaftliche Ziele: Die Lidar-Beobachtungen in Punta Arenas fanden im Rahmen der DACAPO-PESO-Kampagne (Dynamics, Aerosol, Cloud And Precipitation Observations in the Pristine Environment of the Southern Ocean) von November 2018 bis November 2021 statt. Das Hauptziel dieser Messkampagne von Universität Magallanes (UMAG), TROPOS und der Universität Leipzig war die Untersuchung von Aerosol-Wolken-Wechselwirkungsprozessen unter den sauberen Bedingungen der Südhemisphäre. Die Lidar-Beobachtungen in Río Grande waren Teil der HALO-Mission SOUTHTRAC-GW (Southern Hemisphere Transport, Dynamics, and Chemistry–Gravity Waves), bei der ein großes internationales Team unter Leitung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) im September 2019 atmosphärische Schwerewellen in Südamerika mit dem Forschungsflugzeug HALO untersucht hat. Dabei kam auch das Compact Rayleigh Autonomous Lidar (CORAL) des DLR zum Einsatz, das wichtige Daten zu den optischen Eigenschaften des Rauchs zwischen 15 und 30 Kilometern Höhe lieferte. Die Vielzahl der Daten machte es möglich, ein neues Phänomen zu beobachten, die Waldbrände mit bisherigen Rekord-Waldbränden in Nordamerika zu vergleichen und auch Zusammenhänge zum Ozonloch herzustellen.

Ein einzigartiger Rauch-Wirbel
Lidarmessungen des TROPOS aus den vorigen Jahren ermöglichten es, die Waldbrände in Australien mit zwei anderen großen Bränden zu vergleichen: Die rekordverdächtigen Waldbrände in Kanada (Pacific Northwest Event, PNE) im August 2017 hatten im Vergleich nur rund ein Drittel an Aerosolmasse in die obere Stratosphäre transportiert. Fünf Brandwolken über British Columbia sorgten damals dafür, dass dieser Rauch bis zum Januar 2018 über Europa schwebte. Extrem starke Brände gab es auch im Juli/August 2019 in Sibirien nördlich und nordöstlich des Baikalsees (SIberian Lake Baikal Event, SILBE), bei denen keine Feuerwolken beobachtet wurden. Der Rauch stieg deshalb wahrscheinlich per Sonneneinstrahlung langsam innerhalb einer Woche in große Höhen auf. Durch die Lidarmessungen auf dem Forschungseisbrecher Polarstern konnte der Rauch dieser Brände während der internationalen MOSAiC-Expedition zwischen Oktober 2019 und Mai 2020 in der Region um den Nordpol beobachtet werden.

Der Rauch der Kanadischen Waldbrände (PNE) 2017 umfasste rund 0,3 Millionen Tonnen Material, bildete eine etwa 1 bis 4 Kilometer dicke Schicht, stieg bis in 20 Kilometern Höhe auf und schwebte etwa 8 Monate in der Atmosphäre. Der Rauch der Sibirischen Waldbrände (SILBE) 2019 bildete eine etwa 7 bis 10 Kilometer dicke Schicht, stieg bis in 18 Kilometern Höhe auf und schwebte etwa 5 Monate in der Atmosphäre. Der Rauch der Australischen Waldbrände (ANYSO) 2019/20 umfasste rund 1 Million Tonnen Material, bildete eine etwa 10 bis 14 Kilometer dicke Schicht, stieg bis in 24 Kilometern Höhe auf und schwebte etwa 20 Monate in der Atmosphäre. „Die Australischen Waldbrände 2019/20 sind definitiv die Waldbrände mit den bisher größten Auswirkungen auf die Atmosphäre und das globale Klima. Die Dimensionen sind mit dem Ausbruch des Pinatubo auf den Philippinen 1991 vergleichbar. Damals gelangten die Partikel bis in 25 Kilometern Höhe und schwebten etwa 14 Monate in der Atmosphäre. Lediglich die Größe der Partikel unterscheidet sich deutlich: Die Aschepartikel des Vulkans waren mit einem Durchmesser von rund 1 Mikrometer etwa doppelt so groß wie die Rauchpartikel der Australischen Waldbrände“, berichtet Albert Ansmann vom TROPOS.

Rauch als Katalysator für das Ozonloch?
2020/21 wurden drei Ereignisse mit einem rekordverdächtigen Ozonabbau beobachtet: Im März/April 2020 bildete sich ein extrem starkes Ozonloch über der zentralen Arktis und im September bis November 2020 und 2021 jeweils ein ebenfalls extremes Ozonloch über der Antarktis. Bei allen drei Ereignissen schwebte ungewöhnlich viel Rauch in der Atmosphäre der Polargebiete, wie die Lidarmessungen belegen. Aus Sicht der Forschenden ein klares Indiz für Zusammenhänge, denn sie beobachteten eine deutliche Übereinstimmung zwischen der Schicht mit dem stärksten Ozonabbau über den Stationen der Ozonsonden (14-25 km Höhe), der Schicht mit einer erhöhten Partikeloberflächenkonzentration über Punta Arenas (10-24 km Höhe) und dem Höhenbereich, in dem die CALIOP-Satellitendaten Polare Stratosphärenwolken nachgewiesen hat (hauptsächlich über der Antarktis in 13-26 km Höhe). „Von den Polare Stratosphärenwolken (PSC) ist bekannt, dass an ihren Oberflächen chemische Prozesse ablaufen, die den Ozonabbau beschleunigen. Deshalb vermuten wir stark, dass der Rauch zu diesen hohen Wolken geführt hat und diese Wolken wiederum zum starken Ozonabbau. Für die Menschen in und um die Polargebiete wäre dies keine gute Nachricht. Sollte der Klimawandel wie erwartet zu immer häufigeren und stärkeren Waldbränden führen, dann würden sich die Ozonlöcher über Arktis und Antarktis ausbreiten und mit ihnen auch das Hautkrebsrisiko“, erläutert Kevin Ohneiser vom TROPOS.

Kühlende Wirkung wie bei einem großen Vulkanausbruch
Die Daten wurden auch für eine Simulation mit dem globalen modernen Aerosol-Klimamodell ECHAM6.3-HAM2.3 genutzt. Dieses Modell verwendet ein Aerosol-Mikrophysik-Modell, um die Entwicklung von unterschiedlicher Aerosoltypen vorherzusagen. Dadurch kann deren Einfluss auf die Strahlungsbilanz der Atmosphäre berechnet werden: Die Modellierung ergab eine Wärmewirkung in der oberen Atmosphäre (TOA) von +0,5 Watt pro Quadratmeter in der Südhemisphäre und +0,25 Watt pro Quadratmeter global. An der Erdoberfläche (Boden der Atmosphäre, BOA) wurde der solare Strahlungsantrieb bei klarem Himmel auf etwa -0,75 Watt pro Quadratmeter geschätzt. Dies entspricht der Kühlwirkung, die durch einen großen Vulkanausbruch verursacht wird. „Wir waren überrascht, wie stark die Waldbrände im Südosten Australiens die oberen Luftschichten der Südhemisphäre getrübt und damit die Strahlungsbilanz verändert haben. Diese Veränderungen beeinflussten das Klima auf der Südhalbkugel eineinhalb Jahre lang. Zurückzuführen sind sie aber im Wesentlichen auf lediglich vier Tage mit Rauch aus Pyrokonvektion“, betont Dr. Bernd Heinold vom TROPOS.

Waldbrände werden wichtiger für Klimamodelle
Die Auswirkungen des Aerosols von Waldbränden auf die Energiebilanz wurde bei Bränden mit derart hochreichenden Brandwolken in den Modellen wahrscheinlich bisher unterschätzt, da die vertikale Rauchverteilung für die Strahlungswirkung entscheidend ist, es aber bisher wenig Wissen dazu gab. „Solche Verbesserungen sind für jede Schätzung der Energiebilanz und des Klimazustands der Erde von wesentlicher Bedeutung. Daher wird es immer wichtiger, Klimamodelle in die Lage zu versetzen, besser mit der Auswirkung von Waldbränden auf die Atmosphäre umzugehen, da diese als Reaktion auf die anthropogene Klimaerwärmung voraussichtlich weltweit an Häufigkeit und Schwere zunehmen werden“, erklärt Prof. Ina Tegen vom TROPOS. „Das erhöhte Risiko schwerer Waldbrände steht im Zusammenhang mit extremer Trockenheit. Häufigere und intensivere Wetterextreme erhöhen auch die Wahrscheinlichkeit, dass sich diese sehr hoch reichenden Feuerwolken künftig häufiger bilden werden.“ Rekord-Brände wie 2019/20 in Australien könnten sich in den kommenden Jahren in anderen Regionen der Erde wiederholen und das globale Klima immer stärker beeinflussen.

Publikationen:
Ohneiser, K., Ansmann, A., Kaifler, B., Chudnovsky, A., Barja, B., Knopf, D. A., Kaifler, N., Baars, H., Seifert, P., Villanueva, D., Jimenez, C., Radenz, M., Engelmann, R., Veselovskii, I., and Zamorano, F.: Australian wildfire smoke in the stratosphere: the decay phase in 2020/2021 and impact on ozone depletion, Atmos. Chem. Phys., 22, 7417–7442, doi.org/10.5194/acp-22-7417-2022, https://acp.copernicus.org/articles/22/7417/2022/.

Heinold, B., Baars, H., Barja, B., Christensen, M., Kubin, A., iser, K., Schepanski, K., Schutgens, N., Senf, F., Schrödner, R., Villanueva, D., and Tegen, I.: Important role of stratospheric injection height for the distribution and radiative forcing of smoke aerosol from the 2019–2020 Australian wildfires, Atmos. Chem. Phys., 22, 9969–9985, doi.org/10.5194/acp-22-9969-2022, https://acp.copernicus.org/articles/22/9969/2022/.

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• Klimawandel

Der Beitrag Rauch von Waldbränden in Australien beeinflusste über 1,5 Jahre Klima und Höhenwinde der Südhalbkugel erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: DLR.

Das Ozonloch über der Antarktis war Anfang Dezember so groß wie noch nie zu dieser Zeit. Es nahm eine Fläche von etwa 18 Millionen Quadratkilometern ein. Damit überragte es die Landfläche der gesamten Antarktis (etwa 14 Millionen Quadratkilometer) erheblich. Es handelt sich um das extremste Ausmaß für diese Jahreszeit in den letzten 41 Jahren. Seitdem erfassen die Atmosphärenforscher im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) die Daten. Eigentlich sollte das Ozonloch über der Südhalbkugel im Dezember schon so gut wie verschwunden sein. Denn in der Antarktis beginnt der Sommer: Mit dem Sonnenschein am Polartag ändern sich normalerweise die Druck- und Windverhältnisse, die das Ozonloch spätestens Anfang November in sich zusammenfallen lassen.

Aber nicht in diesem Jahr, wie die Wissenschaftler im Deutschen Fernerkundungsdatenzentrum (DFD) des DLR festgestellt haben. Die Ausprägung des Ozonlochs über dem Südpol wird durch einen polaren Wirbel bestimmt, der vom Boden aus 50 Kilometer hoch in die Stratosphäre reicht. „Man kann sich diesen Wirbel als ein großes Tiefdruckgebiet in der Stratosphäre vorstellen“, erklärt Lisa Küchelbacher vom DFD. „Ein sehr starker Westwind am Rand des polaren Wirbels verhindert in der Kälte der Polarnacht größtenteils den Luftmassenaustausch zwischen Äquator und Pol.“ Wenn im Frühling am Südpol langsam die Sonne aufgeht und Energie liefert, beginnt der Ozonabbau im polaren Wirbel durch eine chemische Reaktion. Mit zunehmender Wärme lässt der Westwind nach. Letztlich kehren sich die Windverhältnisse um und das Ozonloch wird kleiner. „Die Umstellung von West- auf Ostwindsystem hat erst sehr spät stattgefunden“, sagt Lisa Küchelbacher. „Möglicherweise lag dies an der diesmal ungewöhnlich starken Ausbildung des polaren Wirbels auf der Südhalbkugel.“

Planetare Wellen zu schwach
Die Ursache dafür ist wiederum eine Schwäche der sogenannten planetaren Wellen. Diese sorgen in der Stratosphäre für den Luftaustausch zwischen den Polargebieten und den mittleren Breiten. Sie lassen den polaren Wirbel schwanken und beeinflussen den Wind. Wegen der geringen Aktivität der Wellen blieb der polare Wirbel aber kreisrund über dem Südpol. Erst ab dem 5. Dezember nahm die Aktivität der Wellen zu, was nun einen Wechsel auf die südpolaren Sommerbedingungen eingeleitet hat.

Was hat der Pazifik mit dem Ozonloch zu tun?
Möglicherweise beeinträchtigt eine besondere Situation im Pazifik die planetaren Wellen: In Äquatornähe spielt sich die El-Niño-Southern-Oscillation (ENSO) ab, die alle drei bis sieben Jahre weltweit die Dynamik beeinflusst. Der Mechanismus ist zurückzuführen auf eine Kopplung zwischen Ozean und Atmosphäre. Die Oberfläche des Pazifiks ist vor der Westküste Lateinamerikas gerade besonders kalt. Das heißt, der Ozean liefert wenig Energie für die planetaren Wellen. „Es könnte also sein, dass der polare Wirbel in der südhemisphärischen Stratosphäre auch durch den Einfluss von ENSO so stabil war. Das kann die Ausbildung des Ozonlochs besonders begünstigt haben“, erklärt Lisa Küchelbacher.

Im Frühjahr 2020 gab es auf der Nordhalbkugel ebenfalls einen außergewöhnlich starken und stabilen Polarwirbel: Auch im März wurden Rekordwerte gemessen. Ob ein Zusammenhang mit den aktuellen Werten über der Antarktis besteht, ist noch unklar.

Verwandte Meldung bei Raumfahrer.net:

• DLR: Ozonloch in der Arktis (25. März 2020)

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• Ozonloch

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Quelle: DLR.

Wie ein Schutzmantel breitet sich die Ozonschicht über uns aus und absorbiert einen Großteil der schädlichen UV-Strahlung der Sonne. Wenn die Schutzschicht jedoch so dünn wird, dass sie den Normalwert um etwa ein Drittel unterschreitet, dann spricht man von einem „Ozonloch“. Erstmals zeigt sich nun ein Ozonloch in voller Ausprägung über der Arktis, wie Atmosphärenforscher des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) beobachtet haben. Unterschritten wurde der kritische Ozonwert von 220 Dobson Einheiten – normalerweise kommt das in der Polregion nur im Frühling in der Antarktis vor, nicht aber in der Arktis auf der Nordhalbkugel.

Die aktuelle Analyse der Ozonschicht zeigt, dass der Ozonabbau in der Arktis durch die außergewöhnlich langanhaltenden und starken Polarwinde in den letzten zwei Monaten begünstigt wurde. Damit jedoch ein klassisches Ozonloch über dem Polarkreis entsteht, müssen verschiedene chemische und dynamische atmosphärische Vorgänge miteinander zusammenwirken.

Wie das Ozonloch entstanden ist

Zwischen Anfang Februar und Mitte März stellte der Polarwirbel über der Arktis neue Rekorde auf – das jahreszeittypische Tiefdruckgebiet in der Stratosphäre war extrem stark, stabil und kalt: In 30 Kilometer Höhe wurden zonale Windgeschwindigkeiten von mehr als 50 Meter pro Sekunde gemessen und die Temperaturen in 20 Kilometer Höhe sanken auf Werte von etwa Minus 80 Grad Celsius. Da bis etwa März Polarnacht herrscht und die Sonne nicht scheint, haben sich die Luftmassen in der Stratosphäre in den letzten Wochen und Monaten entsprechend stark abgekühlt. So konnten sich vermehrt „Perlmuttwolken“ bilden. An diesen polaren Stratosphärenwolken laufen zahlreiche chemische Reaktionen ab, sodass sie auch eine Grundvoraussetzung für die Verarbeitung des atmosphärischen Ozons schaffen.

Wenn die Sonne in der Polregion im Frühling langsam aufgeht und somit die notwendige Energie für die Reaktionsprozesse liefert, beginnt der Ozonabbau. Das Ozon wird dann durch die immer noch hohen Chlorkonzentrationen in der Atmosphäre abgebaut, welche von FCKW (Fluorchlorkohlenwasserstoffen) verursacht wurden. Dieser gesamte Prozess hat derzeit in der Arktis zur Konsequenz, dass sich innerhalb des Polarwirbels ein Ozonloch ausgebildet hat. Der Bereich der stark reduzierten Ozonwerte reicht bis etwa 60 Grad nördlicher Breite. Die Gründe, dass sich das Ozonloch derzeit in der Arktis ausbildet sind also zum einen der außergewöhnlichen Dynamik der Stratosphäre in diesem Winter geschuldet, zum anderen der immer noch hohen atmosphärischen Chlorkonzentration.

Wird sich die Ozonschicht erholen?

Dank der internationalen Maßnahmen zum Schutz der Ozonschicht, ist seit einigen Jahren eine generelle Erholung der Ozonschicht sichtbar. „Aus heutiger Sicht und bei strenger Einhaltung der bestehenden Schutzmaßnahmen können wir davon ausgehen, dass sich bis Mitte dieses Jahrhunderts die Ozonschicht wieder vollständig erholen wird, auch in den Polarregionen“, sagt Prof. Dr. Martin Dameris vom DLR-Institut für Physik der Atmosphäre.

Das betrifft insbesondere die Einhaltung des „Montreal Protokolls“ aus dem Jahr 1987 wie auch den folgenden Umweltabkommen der Vereinten Nationen. Das Verbot der Produktion und Nutzung von FCKW und anderen Ozon-zerstörenden Substanzen hat bewirkt, dass die atmosphärischen Konzentrationen dieser Stoffe mit 20 Prozent seither deutlich zurückgegangen sind.

Trotzdem sind auch heute noch erhöhte FCKW-Gehalte in der Atmosphäre vorhanden. Der Chlorgehalt in der Stratosphäre ist noch relativ hoch, da die Flourkohlenwasserstoffe eine sehr lange Lebenszeit von mehreren Jahrzehnten haben. Unter entsprechenden meteorologischen Bedingungen können dadurch weiterhin Ozonlöcher entstehen, wie die neue Situation in der Arktis zeigt.

„Wir überwachen die Atmosphäre laufend und dokumentieren die Entwicklung der Ozonschicht. Dadurch können wir besondere Situationen wie jetzt in der Arktis wissenschaftlich erklären. Mit Hilfe von Satellitendaten können wir aber auch die Wirksamkeit von Schutzmaßnahmen überprüfen und gegebenenfalls weitere Handlungsempfehlungen ableiten“, ergänzt Dameris. Die Atmosphärenforscher des DLR behalten die Ozonschicht und die globalen Klimaveränderungen somit weiter fest im Blick.

Was ist ein Ozonloch?

Das Ozon in der Atmosphäre befindet sich zu rund 90 Prozent in einer Höhe zwischen 15 und 30 Kilometer. Als „Ozonschicht“ erfüllt das Spurengas dort eine wichtige Schutzfunktion, indem es einen Großteil der schädlichen UV-Strahlung der Sonne absorbiert. Um die Ozongesamtmenge in der Atmosphäre über einem bestimmten Ort zu messen, nutzt man die sogenannte „Dobson Einheit“ (engl. Dobson Unit, DU). Eine Ozonschicht mit dem Wert von 100 Dobson Einheiten entspricht einer 1 Millimeter dicken Säule, die aus reinem Ozon besteht. Sobald dieser Messwert unter 220 DU sinkt, spricht man von einem „Ozonloch“. Die Ozonschicht ist dann mindestens 30 Prozent dünner als normal.

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• Ozonloch

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Quelle: ESA.

Ungewöhnlich starke Winde hatten die niedrigen Ozonwerte verursacht. Die auch als Polarwirbel bezeichneten Luftströmungen verhindern eine Vermischung der Luftmassen über dem Nordpol mit Luft aus niedrigeren Breiten und sorgen für einen Isolation der Atmosphäre über dem Pol. Dadurch kam es zu sehr tiefen Temperaturen und Bedingungen, wie sie üblicherweise regelmäßig über der Antarktis auf der Südhalbkugel auftreten.

Als die Märzsonne auf die kalte Luft über der Arktis traf, wurden Bor- und Chloratome frei. Bor und Chlor sind Gase, die über Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW) in die Atmosphäre eingetragen werden, und in atomarer Form Ozon in normalen molekularen Sauerstoff O₂ umwandeln können. Letzteres geschieht hauptsächlich in der unteren Stratosphäre rund 20 Kilometer über der Erdoberfläche.

Ozon stellt in der Atmosphäre eine Schutzschicht vor einem zu hohen Ultraviolettanteil im Sonnenlicht dar. In rund 25 Kilometern Höhe wirkt Ozon als Filter, der beispielsweise das Risiko von Hautkrebs und Augenschäden deutlich reduziert, und so auch das Leben im Meer begünstigt.

Über der Arktis variieren Temperaturen von Winter zu Winter in einer großen Bandbreite. Im Winter 2010 waren Temperaturen und der Ozongehalt in der Atmosphäre über der Arktis sehr hoch. Besonders niedrige Temperaturen über dem Nordpol waren zum letzten Mal im Winter 1997 gemessen worden.

Wissenschaftler untersuchen jetzt, warum in den Wintern 2011 und 1997 so außergewöhnlich niedrige Temperaturen auftraten. Außerdem versuchen sie herauszufinden, ob diese scheinbar zufällig auftretenden Zustände in einer Beziehung zum weltweiten Klimawandel stehen.

Angesichts des Klimawandels könnte man erwarten, dass die Durchschnittstemperatur in der Stratosphäre sinkt, was zu einer ausgedehnteren Zerlegung von Ozon führen würde. Andererseits gibt es Studien, die auf eine Ausdehnung der Luftmassenumwälzung über der nördlichen Hemisphäre sprechen, wodurch aus den Tropen herangeführtes Ozon die Verluste durch die Ozonzerlegung über der Arktis reduzieren könnte.

Für eine fundierte Prognose, wie sich der Ozongehalt über der Arktis entwickeln wird, werden verbesserte Modelle und zusätzliche Beobachtungsdaten benötigt. Ohne die schon erfassten Daten wäre sie überhaupt nicht möglich. Die Europäische Weltraumagentur (ESA) widmet den erforderlichen Forschungen ein eigenes Projekt.

Die Messungen von Envisats Instrumenten GOMOS, MIPAS und Sciamachy liefern einzigartige Informationen über den Ozongehalt in der Atmosphäre. Weil diese so wichtig für die Bestimmung der einzelnen chemischen und dynamischen Prozesse sind und bei der Beurteilung des Einflusses des Klimawandels auf die Stratosphäre helfen, hofft man, die Instrumente des alternden Satelliten noch möglichst lange betreiben zu können.

Nach dem Bann durch das Protokoll von Montreal, verabschiedet im September 1987 von den Vereinten Nationen, sind die FCKW noch lange nicht aus der Luft verschwunden. Immerhin ist eine Abnahme ihrer Konzentration zu verzeichnen. Trotzdem werden sie in den kommenden Dekaden immer wieder gravierende Ozonverluste verursachen, sinken die Wintertemperaturen nur tief genug ab.

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Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: DLR, Wikipedia.

„Grund für diese positive Entwicklung ist die erfolgreiche Regulierung der Produktion und des Gebrauchs von fluor-, chlor- und bromhaltigen Substanzen wie zum Beispiel FCKW durch das Montreal-Protokoll von 1987 und nachfolgende internationale Vereinbarungen“, so Prof. Martin Dameris vom im bayrischen Oberpfaffenhofen ansässigen DLR-Institut für Physik der Atmosphäre. „In diesem Prozess hat sich gezeigt, welche positiven Folgen es hat, wenn wissenschaftliche Erkenntnisse politische Konsequenzen haben.“

Mit dem Montreal-Protokoll reagierte die internationale Staatengemeinschaft auf das Anfang der 1980er Jahre erstmals beobachtete Ozonloch über der Antarktis. Die Abgabe von Fluorchlorkohlenwasserstoffen (FCKW) in die Atmosphäre, so die wissenschaftliche Begründung für dessen Entstehung, führt im Rahmen chemischer Prozesse zu einem Abbau der in der Stratosphäre befindlichen Ozonschicht und begünstigt so die Bildung dieser Lücke, durch welche die für Flora und Fauna schädliche UV-Strahlung ungehindert auf die Erdoberfläche trifft. Mit dem Montreal-Protokoll verpflichteten sich die unterzeichnenden Staaten, die Produktion und den Gebrauch von Fluorchlorkohlenwasserstoffen drastisch zu reduzieren.

Laut dem Bericht der in Genf in der Schweiz ansässigen World Meteorological Organization (WMO) geht man davon aus, dass sich durch die aktuell stattfindende Klimaänderung die Neubildung der Ozonschicht insgesamt beschleunigt. Das Ozonloch über der Antarktis soll sich demzufolge im Rahmen dieses Prozesses bis etwa zur Mitte dieses Jahrhunderts wieder weitestgehend schließen. In einigen Regionen könnte es dabei nach Ansicht der Atmosphärenforscher sogar zu einer sogenannten „Übererholung“ kommen. Damit ist gemeint, dass die Ozonkonzentrationen in einigen Bereichen der Atmosphäre nach dem vollständigen Abbau der dort befindlichen Fluorchlorkohlenwasserstoffe sogar höher ausfällt als dies vor dem ersten Auftreten des Ozonlochs in den frühen 1980er Jahren der Fall war. Allerdings: „Diese positive Entwicklung ist nur dann gewährleistet, wenn die Vereinbarungen des Montrealer Protokolls weiterhin strikt befolgt werden“, so Prof. Martin Dameris.

Als Grundlage für ihre Vorhersagen über die Entwicklung der Ozonschicht verwenden die Wissenschaftler sogenannte „Klima-Chemie-Modelle“, mit denen die physikalischen, chemischen und dynamischen Prozesse in der Erdatmosphäre simuliert werden können. Diese Rechenmodelle wurden unter anderem am DLR-Institut für Physik der Atmosphäre erstellt. Im Vordergrund der Arbeiten stehen dabei Untersuchungen zum Einfluss des aktuellen Klimawandels auf die Chemie der Atmosphäre im Allgemeinen und auf die Ozonschicht im Besonderen.

Im Rahmen ihrer Analysen führen die Mitarbeiter des DLR-Instituts Langzeitsimulationen durch, welche in der Vergangenheit beginnen und sich bis in die Zukunft erstrecken. Die Rechenergebnisse werden dabei mit den bisher gewonnenen Beobachtungsdaten verglichen, um unter anderem die Qualität der Rechenmodelle zu bewerten und die Modelle zu verfeinern. Auf der Grundlage dieser Modelle ist es dann möglich, zuverlässige Aussagen über die zukünftigen Entwicklungen zu tätigen.

Für die Erstellung der Klimamodelle nutzen die Atmosphärenforscher unter anderem Daten des DLR-Instituts für Methodik der Fernerkundung (IMF). Das IMF verfügt über Standorte in Oberpfaffenhofen, Berlin-Adlershof und Neustrelitz. Zusammen mit dem Deutschen Fernerkundungsdatenzentrum (DFD) bildet das IMF das Earth Observation Center (EOC) – das Zentrum für Erdbeobachtung in Deutschland. Die Wissenschaftler des IMF sind maßgeblich an der Bereitstellung von Daten beteiligt, welche mithilfe satellitengestützter Messungen gewonnen werden. Diese Satellitendaten können anschließend zum Beispiel mit erdgestützten Messdaten ergänzt werden, um so eine möglichst hohe Genauigkeit zu erhalten. Am Ende stehen hochwertige Datensätze zur Verfügung, mit denen die Wissenschaftler ihre Prognosen erstellen können.

Die im Jahr 1950 gegründete World Meteorological Organization ist eine Sonderorganisation der Vereinten Nationen, die sich mit dem Zustand und dem Verhalten der Atmosphäre, ihren Interaktion mit den Ozeanen, das durch sie entstehende Klima und der daraus resultierenden Verteilung der Wasserressourcen auf der Erde beschäftigt. Seit der Entdeckung des Ozonlochs veröffentlicht die WMO alle vier Jahre einen Bericht zum aktuellen Zustand der Ozonschicht. Die DLR-Wissenschaftler Dr. Veronika Eyring, Prof. Martin Dameris, Diego Loyola, Dr. Patrick Jöckel, Prof. Robert Sausen und Prof. Ulrich Schumann waren als Leitautoren und Mitwirkende beziehungsweise Gutachter an der Erstellung des aktuellen WMO-Dokumentes beteiligt.

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WMO-Bericht:

• Ozonbericht 2010 (engl., 16,57 MB)

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Ein Beitrag von Karl Urban. Quelle: NOAA, ESA, eigene Recherche. Vertont von Peter Rittinger.

Patrick Cullis und Marc Weekley haben gerade ein volles Jahr lang in der Antarktis gearbeitet. Nicht immer konnten die Stratosphärenballons starten, wenn etwa gerade ein Sturm mit 130 Kilometern in der Stunde über das South Pole Observatory fegte. Einmal pro Woche starteten die US-Wissenschaftler der National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) einen Ballon und vermaßen dabei die vertikale Ausdehnung der Ozonschicht. In diesem Jahr erreichte es am 26. September seine maximale Ausdehnung und war mit 23,8 Millionen Quadratkilometern so groß wie der nordamerikanische Kontinent.

Das Ozonloch entstand durch die Freisetzung sehr stabiler halogenierter Kohlenwasserstoffe (FCKWs). Diese gelangten nach einiger Zeit in die Stratosphäre, die sich aufgrund anderer Temperatur- und Strömungseigenschaften nur wenig mit der unteren Luftschicht, der Troposphäre, austauschen kann. FCKWs können in der Stratosphäre ungestört mit Ozonmolekülen reagieren, was Halogenradikale wie Chlor, Brom oder Fluor freisetzt. Diese sind äußerst reaktionsfreudig und tragen als Katalysatoren zum effektiven Abbau der Ozonschicht bei.

Ganz so schlimm sieht Diego G. Loyala R. vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) die Lage nicht: „In den letzten 14 Jahren gab es einen schwachen aber positiven Trend.“ Er hatte zusammen mit Kollegen aus ganz Europa Daten verschiedener Umweltsatelliten und bodengestützter Messungen ausgewertet. Viele Observatorien haben ständig ein wachsames Auge auf die Ozonschicht, darunter die ESA-Satelliten ERS-2, Envisat oder der schwedische Odin. Auch Material der US-Instrumente SBUV, SAGE I und SAGE II sowie HALOE kam zum Einsatz. Dabei wurde die Größe des Ozonlochs über die vergangenen 14 Jahre rekonstruiert.

Die Geschichte des Ozonlochs lässt sich in zwei Perioden untergliedern. Von 1979 bis 1997 stieg die Größe des Ozonlochs über der Antarktis um rund sieben Prozent pro Jahrzehnt. Die ungehemmte Freisetzung von FCKWs setzte nicht sofort mit der Ratifizierung des Montreal-Protokolls aus, zudem ist die Atmosphäre ein äußerst träges System. Die Stratosphäre merkt nicht sofort, wenn der Mensch weniger Schadstoffe in die Troposphäre abgibt.

Die zweite Periode begann 1997 und dauert bis heute an. In einem guten Jahrzehnt ging die Größe des Ozonlochs um durchschnittlich 0,8 bis 1,4 Prozent zurück. „Das ist statistisch gesehen nicht viel mehr als ein Nullsummenspiel“, sagte Jo Urban von der schwedischen Chalmer-Universität. „Wir hoffen aber, in den nächsten Jahren mit längerfristiger Datenbasis auch einen deutlicheren Rückgang des Ozonlochs zu sehen.“

Erstmalig sind nun auch Daten für den Anteil von Halogenradikalen in der Stratosphäre verfügbar. François Hendrick vom belgischen Institut für Atmosphärenforschung hat Ergebnisse des Envisat-Instruments SCIAMACHY ausgewertet. Envisat startete 2002 und misst seitdem kontinuierlich die Konzentration von Brommonoxid in der Stratosphäre, einem sehr effektiven Katalysator für Ozonabbaureaktionen.

Hendrick stellte seine Ergebnisse im September auf einer Konferenz zur Atmosphäreforschung in Barcelona vor. „Wir konnten die Messdaten des Satelliten mit Bodenstationen in hohen und mittleren Breiten bestätigen. Wir haben eine verifizierte Brommonoxid-Trendkurve aufgezeichnen können. Das sind die ersten direkten Beweise dafür, dass die Ergebnisse des Montreal-Protokolls nun auch die obere Stratosphäre erreicht haben“, so der Forscher.

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Ein Beitrag von Maria Steinrück. Quelle: ESA.

Ozon-Messungen des ESA-Satelliten Envisat ergaben einen Ozonrückgang von 40 Millionen Tonnen am 2. Oktober 2006 – dies übertrifft den bisherigen Rekord von 39 Millionen Tonnen im Jahr 2000.

Der Ozonrückgang wird durch Messungen der Fläche und der Tiefe des Ozonloches festgestellt. Das diesjährige Ozonloch hat eine Audehnung von 28.000 Quadratkilometern und erreicht damit beinahe die Größe des bisher gemessenen Rekordes im Jahr 2000.

Die Ozonschicht in der Stratosphäre, ungefähr 25 Kilometer über der Erdoberfläche, filtert schädliche ultraviolette (UV) Strahlung aus dem Sonnenlicht und ist somit ein wichtiger Schutz für Menschen und Tiere. Im letzten Jahrzehnt ist die Ozonschicht auf der gesamten Erde um 0,3 % pro Jahr zurückgegangen. Dies hat nicht nur ein höheres Hautkrebsrisiko sondern auch eine Bedrohung für Meerestiere wie Plankton durch die intensivere UV-Strahlung zur Folge.

Der Rückgang des Ozons wird durch Verschmutzungen in der Atmosphäre verursacht. Diese stammen von Fluor-Chlor-Kohlenwasserstoffen (FCKW), die zwar seit 20 Jahren weitgehend verboten sind, sich aber noch immer in der Erdatmosphäre befinden.

Während des Winters auf der südlichen Hemisphäre der Erde wird die Luft über der Antarktis durch bestimmte Winde von der Luft in mittleren Breitengraden abgeschnitten. Dadurch kommt keine warme Luft in die Antarktis und die Atmosphäre kühlt dort stark ab.

In der andauernden Dunkelheit in dieser Jahreszeit bilden sich polare Stratosphärenwolken, die Chlorverbindungen enthalten.

Zum polaren Frühlingsbeginn ergibt sich für die Ozonschicht eine extrem ungünstige Kombination: Das Licht der nun wieder aufgehenden Sonne erreicht die Stratosphärenwolken. Dadurch zerspalten sich Chlorverbindungen und einzelne Chlormoleküle werden frei. Diese zerstören Ozon und wandeln es in normale Sauerstoffmoleküle um. Ein einzelnes Chlormolekül kann so tausende Ozonmoleküle zerstören.

Das Ozonloch bleibt normalerweise bis November oder Dezember bestehen. Dann schwächen sich die Winde, die die antarktische Luft von der wärmeren Luft abschneiden, ab und die ozonarme Luft vermischt sich mit der ozonreichen Luft.

Ein dermaßen starker Ozonrückgang wie dieses Jahr setzt besonders kalte Temperaturen in der Stratosphäre zusammen mit Sonnenlicht voraus.

Langfristige Ozonmessungen sind wichtig, damit genaueres über die derzeit bis zum Jahr 2060 erwartete Erholung der Ozonschicht bekannt wird.

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Ein Beitrag von Martin Ollrom. Quelle: NASA.

Das Ozonloch über der Antarktis schließt sich langsamer als erwartet. Laut aktuellen Studien der NASA wird die Regeneration fast 20 Jahre länger dauern als bisher angenommen. Forscher der NASA, der National Oceanic and Atmospheric Administration und des National Center for Atmospheric Research in Colorado haben ein Tool entwickelt – ein mathematisches Computermodell – um die Regeneration des Ozongehaltes in der Erdatmosphäre besser vorherzusagen und darzustellen.

Das Ozonloch über der Antarktis ist ein massiver Verlust von Ozon in der höheren Atmosphäre, der so genannten Stratosphäre. Dieser Verlust geschieht jeden Frühling in der südlichen Hemisphäre, wenn sich das Ozonloch wieder öffnet. Dieses Ozonloch entstand durch Chlor- und Bromgase in der Stratosphäre. Eine derartige Kombination zerstört Ozon in diesen Atmosphärenhöhen. Die Gase kommen von Chemikalien und Ausstößen, für die einzig die Menschen verantwortlich sind. Dabei sollten wir auf die Ozonschicht besonders Wert legen, denn sie blockt 90 bis 99 Prozent der ultravioletten Sonnenstrahlung bevor diese auf die Erdoberfläche auftrifft. Diese, von uns oft als „harmlos“ eingeschätzte Strahlung, kann zu Hautkrebs, genetischen Schäden oder Augenschäden führen. Nun wurden zum ersten Mal verschiedene Modelle kombiniert. Erstmal nahm man das Modell, das berechnet welcher Chlor- und Bromgehalt in der Erdatmosphäre zu einem bestimmten Zeitpunkt ungefähr existieren wird. Diese Daten gewann man durch NASA-Observatorien im Weltraum und auf der Erde. Zusätzlich wurden Flugzeuge gestartet, die die Aufgabe haben, diese Konzentration zu messen und vorherzusagen. Diese Werte sind besonders wichtig für die Antarktis, um so Wettermuster oder das Eisschmelzen besser voraussagen zu können. Das Modell achtet auch auf den natürlichen Regenerationsprozess von Ozon. Dabei wurden auch Daten der letzten 27 Jahre beachtet, seit diesem Zeitpunkt kennt man das Ozonloch über der Antarktis. Leider werden noch einmal mehr als doppelt so viele Jahre mit Ozonloch vergehen, denn erst 2068 sollte ein Ozonloch dieser Größe durch den natürlichen Regenerationsprozess von Ozon geschlossen sein. Bisher glaubte man an das Jahr 2050 – es dauert also fast 20 Jahre länger als bisher angenommen.

„Das antarktische Ozonloch ist ein großes Loch in der Ozonschicht unserer Atmosphäre“, sagt Studienautor Paul Newman, ein Forscher vom NASA Goddard Space Flight Center. „Über Gebieten, die weit weg von den Polen sind, ist die Ozonbelastung auch bei weiten nicht so hoch. In Gebieten wie in den USA oder in Afrika ist der Ozongehalt nur drei bis sechs Prozent geringer als der natürliche Ozongehalt in dieser Gegend. Über der Antarktis hingegen ist der Ozongehalt im Frühling bis zu 70 Prozent unter dem natürlichen Ozongehalt. Mit unseren neuen Techniken können wir nun die ungefähre Größe des Ozonloches in Zukunft besser voraussagen.“

Internationale Verträge, wie das Montreal-Protokoll, haben die Produktion von fast allen ozonzerstörenden Chemikalien verboten. Leider hat sich das Ozonloch nur unwesentlich verkleinert. Die Forscher meinen, dass das Ozonloch erst 2018 merkbar schrumpfen wird – ab diesem Jahr soll die Ozongeneration bessere Arbeit machen.

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Ein Beitrag von Martin Ollrom. Quelle: ESA.

Die Größe des Ozonloches und die Geschwindigkeit, in der das Loch wächst oder schrumpft, hängt jetzt maßgeblich vom Wetter auf der Südhalbkugel ab. Während des gesamten August hat es nun die Größe Europas erreicht und es scheint weiter zu wachsen. Im September soll, laut ESA Forscher, das Maximum erreicht werden. Die ESA Satelliten untersuchen und messen das Loch pausenlos und ständig gibt es neue Prognosen über das erreichbare Maximum des Ozonloches. Zurzeit übertrifft das heurige Ozonloch die Ozonlöcher der vergangenen Jahre um ein Vielfaches. Nur 2000 und 1996 konnten noch größere Ozonlöcher gemessen werden. Die ESA Satelliten ERS-2 und der mächtige ENVISAT hatten das Ozonloch Anfang August bemerkt und mussten zusehen wie es rasant anwuchs.

Um ständig Daten von den Satelliten zu erhalten hat die ESA mehrere Partner auf der ganzen Erde, da ENVISAT & Co. nicht immer in Reichweite der ESA Bodenstationen sind. Jedoch erfordert es der Ernst der Lage, das Loch pausenlos zu überwachen und nachzumessen. Deswegen gründete man schon vor Jahren ein Konsortium, bestehend aus 11 Partnern der ESA, die die Ozonlochentwicklung über Jahre hin untersuchen und analysieren wird. Dieses Konsortium nennt sich PROMOTE. Die

World Meteorological Organisation (WMO) verwendet die aktuellen ESA Daten, die ihrerseits dann ein Bulletin verfasst und den Zuständigen der UNO übergibt. Wie bereits erwähnt macht das jetzige Wetter auf der Südhalbkugel die endgültige Größe des Ozonloches aus. Im Winter auf der südlichen Hemisphäre bilden sich durch die extrem kalten Temperaturen Wolken, die Chlor beinhalten. Diese Wolken bilden sich in der Stratosphäre, einer der äußersten Schichten der gesamten Atmosphäre. Dort befindet sich auch die schützende Ozonschicht, die auf Anwesenheit von Chemikalien wie Chlor ziemlich empfindlich reagiert. Chlor zerstört Ozon und so können die UV-Strahlen der Sonne ungehindert auf die Oberfläche unseres Planeten gelangen. Dies ist für Tier und Mensch sehr gefährlich, allein bei Menschen kann dadurch Hautkrebs ausgelöst werden.

Die ESA und das gesamte PROMOTE Konsortium wird mit Sorgenfalten die weitere Entwicklung des Ozonloches beobachten und wie jedes Jahr, die großen Industriestaaten der Welt vor einer weiteren Umweltverschmutzung warnen. Diese Warnungen bleiben leider weitgehend unerhört…..

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Autor: Christian Ibetsberger

Wahrend die letzten dreißig Jahre die Antarktis eher kühl war, schein ein Trendwechsel bevor zu stehen. Ein Computermodel verdeutlichte, dass es in den kommenden fünfzig Jahren einen deutlichen Temperaturanstieg am Südpol geben wird.

Drew Shindell und Gavin Schmidt vom NASA’s Goddard Institute of Space Studies (GISS)in New York fanden heraus, dass Treibhausgase und dünnere Ozonschichten über dem Südpol Indikatoren für die dort herrschende niedrige Temperatur sind. Dieses Wechselspiel zwischen Treibhausgasen und Ozonschichten in der Stratosphäre wird auch Southern Annular Mode (SAM) genannt. Dieser Zyklus isoliert die kalte Luft über dem Südpol.

Es wird vermutet, dass sich in den kommenden Jahrzehnten die Ozonschichten wieder erholen werden und sich der Southern Annular Mode in eine Erwärmungsphase umändert. Shindell brachte es auf einen Punkt: „Die globale Erwärmung wird unsere Zukunft dominieren.“

Der SAM ähnelt seinem nördlichen Nachbarn dem Nordpol. Auf dem Nordpol ist der Northern Annular Mode beherrschend. Shindell und Schmidt benutzten das NASA GISS Klima Model um bei den drei Versuchen je drei verschieden Testreihen zu erstellen. Die Testszenarien beinhalteten das Zusammenspiel und die Einwirkung von Treibhausgasen und dem Ozon auf das SAM. Auch das Zusammenspiel zwischen den Ozeanen und der Atmosphäre wurde berücksichtigt. Jeder Testlauf begann 1945 und endete 2055. Die Werte des steigenden Treibhausgases basieren auf Beobachtungen des Intergovernmental Panel on Climate Change ab dem Jahr 1999. Als Grundwerte für die Veränderung des stratosphärischen Ozons nahm man jene der früheren NASA GISS Modelle, die sich bis Dato als sehr zuverlässig erwiesen.

Shindell:“Die größte Langzeit-Bedrohung der globalen Erwärmung geht von den schmelzenden Eismassen aus. Wenn sich die Antarktis wirklich so stark erwärmt, dann sollten wir uns überlegen was wir gegen den steigenden Meeresspiegel tun werden.“ Aufgrund der bisherigen Erderwärmung in der Arktis, sind bereits Eiswände in der Größe von Rhode Island (1953 km²) in den Ozean gestürzt.

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Ein Beitrag von Martin Ollrom. Quelle: ESA.

Schmutzige, dunkelblaue Flecken machen sich auf ENVISATs dem Ozonradar bemerkbar. Das Ozonloch über dem Südpol ist wieder aufgetaucht, dass jetzt schon in regelmäßigen Abständen jedes Jahr auftaucht. „Seitdem wir wissen, dass unsere schützende Ozonschicht an manchen Stellen bereits Löcher aufweist, ist die Untersuchung der Ozonschicht schon Standard bei neuen Erdsatelliten geworden“, erklärt Jose Achache, ESA Direktor vom Earth Observing Programm. „ESA Satelliten haben die Ozonschicht und Ozongehalte an bestimmten Stellen unserer Stratosphäre im letzten Jahrzehnt immer beobachtet und aufgezeichnet.“

Mit dem Erdobservatorium ENVISAT setzt die ESA diesen Kurs fort. Mit dessen Fähigkeiten kann man viel genauere Ozonmodelle aufstellen als bisher. Diese beobachten die Ozonschicht bis hin zum Entstehen des Ozonloches, das sich diese Woche wieder auftat. Gibt es auch gute Nachrichten? Vielleicht!? Die Ozonschicht hat sich um zwei Wochen später geöffnet als letztes Jahr. Ist das ein Anzeichen dafür, dass die Menschen das Ozonproblem langsam in den Griff bekommen, obwohl es gar nicht danach aussieht? Jetzt bleibt zu hoffen, dass sich das Ozonloch wieder schnell schließt. In den letzten Jahren, trat das Ozonloch in einer bestimmten Zeitperiode auf, so auch dieses Jahr.

Von vielen Experten wurde das Ozonproblem erst zu spät erkannt. Jetzt erst reagierte die NASA und schickte im Juli diesen Jahres, ein Erdobservatorium (Aura) in den Erdorbit um sich die Ozonschicht genauer anzusehen. Viel zu spät? Wie schnell wird sich das Ozonloch ausbreiten? Werden wir das Problem irgendwie in den Griff bekommen? Alles Fragen, auf die Aura und auch ENVISAT keine Antwort finden können. Die Entscheidung und Antwort auf viele dieser Fragen liegt allein bei uns Menschen.

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Ein Beitrag von Martin Ollrom. Quelle: SpaceDaily. Vertont von Dominik Mayer.

Aura ist ein Observatorium, das alles bisherige in den Schatten stellen soll und stellen wird. Aura wird das Gegenstück zu ENVISAT der ESA, dabei sollen noch detailiertere Messungen der Erdatmosphäre und der gesamten Erde gemacht werden.

Aura soll den Wissenschaftlern helfen zu verstehen, wie sich die Entwicklung auf der Erde auf die Atmosphäre auswirkt und um gegebenermaßen eine Möglichkeit zu finden diese Veränderungen zu minimieren oder zu verhindern. Die Instrumente werden zu diesen Zweck ständig ein Gesamtbild der Atmosphäre machen, um sie mit vorhergegangenen Bildern zu vergleichen. Es wird durch alle Schichten unserer Atmosphäre blicken können.

Aura beendet den ersten Schritt des NASA-Programmes Earth Observing System Satellites. „Die globale Ansicht, die wir von unserer Erde haben, wird uns dann eines Tages bei der Besiedlung des Mondes und des Mars behilflich sein“, meint NASA-Administrator Sean O’Keefe.
Eines der wichtigsten Aufgaben Auras wird die Untersuchung der Ozonschicht sein und welche Mitteln es gibt, das Ozonloch so klein wie möglich zu halten. Dabei wird es vorweg nach den Substanzen scannen, die die Ozon-Schicht zerstören wie zum Beispiel Chlor. „Aura wird ein perfektes Ende eines guten Programmes sein. Es wird nicht nur berechnen welche Auswirkungen das Ozonloch auf einen bestimmten Bereich der Erde hat sondern auch was dies für die gesamte Welt bedeutet.“ Der Treibhauseffekt ist ebenfalls ein wichtiges Erforschungsthema. Aura wird speziell für diesen Einsatz entwickelte Geräte und Systeme an Bord haben.
Die NASA läutet mit dem Start von Aura eine neue Ära von Observatorien ein. Schnell gebaut, kostengünstiger und noch effektiver. Ob Aura nur eine Antwort auf ENVISAT ist oder dieses Observatorium schon länger geplant war ist nicht bekannt.

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Ein Beitrag von Karl Urban. Quelle: ESA/NASA.

Das diesjährige antarktische Ozonloch ist das zweigrößte, das jemals beobachtet wurde. Dies gaben kürzlich Wissenschaftler der NASA, der National Oceanic and Atmospheric Administration, des Naval Research Observatory sowie der ESA bekannt.

Ozon in der oberen Atmosphäre hat die Aufgabe, die für Leben gefährliche UV-B-Strahlung abzublocken. Das „antarktische Ozonloch“ ist definiert als ein Bereich über dem siebten Kontinent, dessen Ozonschicht signifikant unter den Werten von vor 1979 ausgedünnt ist. Mit dem Abbau der Ozonschicht geht die Zunahme von Hautkrebs und anderen gravierenden Auswirkungen auf Tiere und Pflanzen einher.

Die Größe des diesjährigen Ozonlochs erreichte etwa 26 Millionen Quadratkilometer. Damit war es etwas größer als der nordamerikanische Kontinent, allerdings kleiner als das größte jemals beobachtete Ozonloch am 10. September 2000, dass 30 Millionen Quadratkilometer erreichte.

Das Earth Probe Total Ozone Mapping Spectrometer der NASA sowie das NOAA-16 Solar Backscatter Ultraviolet instrument erzeugten die aktuellen Bilder des Ozonlochs.

Auch europäische Satelliten unterstützen diese Entdeckung: Der Umweltsatellit Envisat der ESA sowie der ältere ERS-2 beobachteten das Anwachsen des Ozonlochs. Anders als im vergangenen Jahr ist keine Zweiteilung erkennbar. Vor einem Jahr war das Ozonloch relativ klein gewesen. Aus diesem Grund hatten Umweltschützer die Hoffnung gehegt, dass die weltweite Reduzierung von Fluor-Chlor-Kohlenwasserstoffen (FCKW) erste Früchte getragen hätten. FCKW ist einer der Hauptursachen für die Entstehung und Ausdehnung des Ozonlochs. Aufgrund seiner sehr großen Zerfallszeiten befindet es sich jedoch nach wie vor in großen Mengen in der Atmosphäre.

Die europäischen Aufnahmen des Ozonlochs wurden mithilfe des Instruments Michelson Interferometer for Passive Atmospheric Sounding (MIPAS) von Envisat angefertigt. MIPAS ist ein in Deutschland gefertigtes Instrument, das Infrarotemissionen der Erdatmosphäre misst. Dadurch kann MIPAS rund um die Uhr die Konzentrationen von mehr als 20 Treibhausgasen messen.

Die jüngsten Bilder der ESA vom Ozonloch finden Sie hier.

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