Das Ozonloch und der Treibhauseffekt

Das Ozonloch und der Treibhauseffekt

Einleitung

Das Ozonloch reißt mittlerweile Jahr für Jahr Ende September, Anfang Oktober über dem Südpol auf, um sich einige Wochen später wieder zu schließen. Ahnliches passiert im März über dem Nordpol, wenn auch in abgeschwächter Form.

Das Problem

Allgemein bekannt wurde das Problem der Zerstörung des Ozons in der Atmosphäre vor allem durch Berichte über das Ozonloch. Dieses Ozonloch von ca. 22 Millionen Quadratkilometern (4.000km X 5000km) Größe (1995 und 1996) beschränkt sich jedoch auf die antarktischen Gebiete der Erde.  Zeitweilig bedeckt es jedoch die gesamte Fläche der Antarktis.

Weniger bekannt ist, daß auch über allen anderen Punkten der Erdoberfläche ein Ozonabbau stattfindet. Dieser hat jedoch nicht einen so spektakulären Anschein, wie das Ozonloch. Tatsächlich ist dieser Abbau aber ebenfalls sehr problematisch: er findet direkt über den Pflanzen, Tieren und Menschen statt und übt seinen schädlichen Einfluß auf sie ebenso direkt aus.

Beide Ozonverlustprozesse finden in dem Bereich der Atmosphäre statt, der Stratosphäre genannt wird. Diese Atmosphärenschicht reicht von einer Höhe von ca. 15 bis 50 km. Die untere Grenze variiert in Abhängigkeit von der geographischen Lage und der Jahreszeit zwischen 12 und 18 km. Innerhalb der Stratosphäre existiert eine zwischen ca. 16 und 30 km liegende Schicht von Ozonmolekülen, die durch natürliche Prozesse entstehen.

Was ist Ozon

Was ist aber nun eigentlich Ozon? Ozonmoleküle sind nichts anderes als eine Verbindung aus drei Sauerstoffatomen. Ozon entsteht durch eine chemische Anlagerung eines einzelnen Sauerstoffatomes an den Luftsauerstoff, den wir atmen und in dem zwei Sauerstoffatome miteinander verbunden sind. In der Stratosphäre werden einzelne Sauerstoffatome erzeugt, indem ultraviolette Strahlung den Luftsauerstoff in zwei Sauerstoffatome aufspaltet. Die freien Atome bilden dann mit dem Luftsauerstoff das Ozon der Stratosphäre. Ozon wird aber auch auf natürlichem Weg wieder abgebaut. Natürliche Gase wie Kohlenmonoxid und Wasserdampf trennen die Ozonmoleküle wieder zu Luftsauerstoff. Beide Reaktionen stehen normalerweise im Gleichgewicht zueinander. Durch menschliche Eingriffe hat ein seit Mitte der siebziger Jahre erkennbarer, künstlicher Abbau der Ozonschicht eingesetzt.

Die Schäden

Durch Reaktionen von Chemikalien, die die Menschen erzeugten, insbesondere der Fluorchlor-Kohlenwasserstoffe (FCKW), wird das Ozon (mit drei Sauerstoffatomen) in der Ozonschicht in seine einzelnen Atome regelrecht zerlegt. So wird durch beide Prozesse mehr Ozon abgebaut, als neu produziert wird.

Die Ozonschicht in der Stratosphäre ist für die gesamte Welt von lebenswichtiger Bedeutung, da die Ozonmoleküle die Eigenschaft besitzen, die von der Sonne stammenden gefährlichen Anteile der ultravioletten (UV-) Strahlung größtenteils aufzuhalten. Sie wirkt somit als Schutzschicht. Solche UV-Strahlungsanteile, das sogenannte UV-B, sind eine deutlich energiereichere Strahlung als die den Erdboden noch weitgehend ungefiltert erreichenden UV-A-Strahlen, die neben UV-B die Verursacher der Sonnenbrände sind. Das vom Ozon ausgefilterte UV-B-Licht ist in der Lage, beim Menschen Hautkrebs und Augenerkrankungen auszulösen.

Jedes Prozent Ozon weniger läßt 2% mehr UV-Strahlen durch, was wiederum zu einem Anstieg der Hautkrebsrate um 3% führt.

Durch den Abbau der Ozonschicht werden u.a. eine Erwärmung

und Verschiebung der Klimazonen erwartet. Eine mögliche Maßnahme, die man dagegen hat ist ein Verbot der Produktion und der Verbrauch von FCKW. Das FCKW verschwindet jedoch erst in einigen Jahrzehnten oder sogar Jahrhunderten aus der Stratosphäre.

Ozon befindet sich als gasförmiger Bestandteil in allen Schichten der Erdatmosphäre. In der Atemluft wirkt Ozon als Reizgas. In Bodennähe wird besonders in den Sommermonaten zuviel Ozon gebildet. Bewirkt wird dieses durch die Sonneneinstrahlung und die Abgase aus der Industrie, den Haushalten, den Autos und Flugzeugen. Das Ozon, das auf dem Erdboden zuviel erzeugt wird, hat durch die nur kurze Lebensdauer keine Möglichkeit in die höhere Ozonschicht aufzusteigen. Der Ozonüberschuß am Boden hat besonders Erkrankungen der Atemwege, Entzündungen und Übelkeit zur Folge. (Smok / Ozonalarm)

Diese Ausdünnung der Ozonschicht wird als Ozonloch bezeichnet. Diese wird verursacht u.a. durch FCKW (Fluorchlorkohlenwasserstoffe) aus Spraydosen und Kühlschränken. 30 Jahre lang wurden FCKW verwendet ,bis ihre Gefährlichkeit bekannt wurde. Bis hierher galt es als völlig ungefährlich. FCKW steigen sehr langsam in die Ozonschicht auf, wo die UV-Strahlen, das in den FCKW enthaltene Chlor freisetzen. Das Chlor zerstört dabei die Ozonmoleküle.

Die Ausdünnung der Ozonschicht betrifft den gesamten Globus und alle Jahreszeiten gleichermaßen. Die Menge des Ozons wird in der Einheit: Dobson Unit (DU) gemessen. Der Durchschnittswert liegt bei 300 DU. Auf dem aktuellen Satellitenfoto ist zur Zeit ein großes Ozonloch zu sehen. Auffällig ist der Kern, bei dem der Wert nur noch etwa 30% des normalen Wertes beträgt. (100 DU von 300)

In Bodennähe wird bei 180 DU Ozonalarm gegeben.

Das Ozonloch reißt innerhalb weniger Tage auf, wenn die komplizierte Atmosphärenchemie bei MINUS 80 Grad Celsius über den Polen durch die ersten Sonnenstrahlen durcheinander gebracht wird. Dies wird bedingt durch die hohe Konzentration der äußerst langlebigen FCKW und besondere klimatische Verhältnisse, die den chemischen Haushalt durcheinanderwürfeln. Jetzt wird besonders viel Chlor freigesetzt.

Im Zusammenwirken mit dem Aufgehen der Frühlingssonne über der Südhalbkugel im September und über der Nordhalbkugel im März beginnen diese Veränderungen.

. Erst, wenn die Sonne höher steigt und an Kraft und Wärme gewinnt, kehren sich die chemischen Prozesse wieder um, Ozon baut sich wieder langsam auf. Zeitweilig verschwindet über manchen Polargegieten  sogar für 10 bis 14 Tage sämtliches Ozon aus der Ozonschicht. Über der Antarktis herrschen besondere Klimaverhältnisse (Luftströmungen und Temperaturen - keine Landmassen) die die Ozonzerstörung fördern. Dieses ist auch der Grund, warum der Ozonabbau hier besonders deutlich wird.

Die nachfolgenden Bilder der NASA zeigen den Auf- und Abbau des Ozonloches

Die Grafiken wurden aufgrund des hohen Platzbedarfes (5 Mb) geloescht

Wir bitten Sie daher sich an den Autor zu wenden, falls Sie die Grafiken benoetigen!

Die nachfolgende Datei ephole97.gif läßt sich im Internet-Browserfenster darstellen. Sie zeigt anschaulich den Auf- und Abbau des Ozonloches der Antarktis in bewegten Bildern. Weitere aktuelle Informationen können von dem Server der NASA: http://jwocky.gsfc.nasa.gov/eptoms/ep.html abgerufen werden.

Seit Bekanntwerden der Ozon-Problematik ist auf internationalen Konferenzen die Produktion ozonfressender Substanzen schrittweise eingeschränkt und verboten worden.

Durch den fehlenden Schutzschild der Ozonschicht  und den ständig steigenden Schadstoffen in der Luft tritt ein sogenannter

Treibhauseffekt

auf.

Das Leben auf der Erde ist abhängig von der eingestrahlten Energie der Sonne. Diese wird jedoch durch Reflexion und Verdunstung größtenteils wieder abgegeben. Die natürlichen Treibhausgase, Wasserdampf und Kohlenmonoxid , verhindern aber die vollständige Abstrahlung der gesamten Energiemenge, indem sie diese absorbieren (aufsaugen) und somit in der Erdatmosphäre zurückhalten. Sie wirken also wie die Glaskugel eines Treibhauses. Ohne die natürlichen Treibhausgase würde die durchschnittliche Temperatur der Erdoberfläche nicht 18°C sondern -15°C betragen. Dieser an sich segensreiche Treibhauseffekt nimmt aber stetig zu, weil auch die Anteile der Treibhausgase in der Atmosphäre als Folge menschlicher Aktivitäten ansteigen. (Industrie, Verkehr, Haushalte,.. ) Das natürliche Gleichgewicht wird durch die von Menschen verursachte Emission von CO2, Methan, FCKW und Kohlendioxid zerstört. Als Hauptverursacher gilt Kohlendioxid. Es entsteht bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe, wie Erdgas, Erdöl und Kohle (2/3) und durch Brandrodung (1/3). CO ist ein ungiftiges Gas. Ein Teil davon wird von Pflanzen auf genommen, ein anderer Teil von den Ozeanen gebunden, und der Rest verbleibt in der Atmosphäre,. In den letzten hundert Jahren hat sich immer mehr CO2 in der Atmosphäre angesammelt, bedingt durch die Industrialisierung. Der Treibhauseffekt verstärkt sich und führt langfristig zu einer Erhöhung der Temperatur auf der Erde, was zu einer Klimakatastrophe führen wird. Dieser Effekt wird zusätzlich durch die dünner werdende Ozonschicht verstärkt. Das bedeutet:

. Man erwartet einen Anstieg der Durchschnittstemperatur

. einen Anstieg des Meeresspiegels (eine besondere Bedrohung für Inselstaaten) .Veränderungen und Verschiebungen der Niederschlagsverteilung --> Trinkwasserknappheit, Überschwemmungen,..

. und eine Zunahme extremer Wetterereignisse.

Mögliche Maßnahmen zur Verminderung des Treibhauseffektes sind:

. Verkehrsverlagerung: von der Straße auf die Schiene

. Senkung des Kraftstoffverbrauchs neu zugelassener Pkws.

. Verbesserung der Energieeffiziens von Großfeuerungsanlagen, Heizungen und Haushaltsgeräten

Viele Länder haben nur wenig Interesse daran, dem steigenden Treibhauseffekt entgegenzuwirken. Hier sind einige Beispiele:

. Auf der Klimakonferenz in Rio (1992), war gefordert worden, daß die Industrieländer ihre Schadgasemissionen auf das Niveau von 1990 zurückführen. Einige Industriestaaten wollen die Emission danach wieder steigern, weil sie nur zugesagt hatten, die Emission zu vermindern, aber nicht, daß diese Verminderung weiter beibehalten werden soll.

. Erdölexportierende Staaten haben wenig Interesse daran , den Absatz ihres Kohlendioxid verursachenden Exportprodukts zu mindern.

. Entwicklungsländer beanspruchen mit dem Hinweis aufholen zu müssen einen steigenden Kohlendioxidausstoß.

. Andere Staaten hegen die Hoffnung, daß die Wissenschaftler sich mit ihren Prognosen irren.

Ich habe hier ein düsteres Bild gezeichnet. Selbst bei einer sofortigen, aber unwarhscheinlichen, Wende in der Umweltpolitik und unserem Umgang mit der Energie wird eine Reaktion nur sehr langsam erfolgen. Die einzige Hoffnung kann somit auf die "Selbstheilungskraft" der Erde gesetzt werden.