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Institut für Energie- und Klimaforschung

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Arktischer Ozonverlust

Seit Anfang der 90er Jahre weiß man, dass auch die Arktis in kalten stratosphärischen Wintern von erheblichen Ozonverlusten betroffen sein kann. Die Reduktion und Kontrolle ozonzerstörender Substanzen durch das Montrealer Protokoll (1987) und seine Folgeprotokolle ist zwar eine Erfolgsgeschichte der Umweltforschung, dennoch wurde im Winter 2010/11 die bisher ausgeprägteste Ozonzerstörungen über der Arktis beobachtet, so dass dieses Thema hochaktuell bleibt.

Eine im April 2007 veröffentlichte Studie stellte unser bisheriges Verständnis der polaren Ozonchemie und insbesondere der Bildung des Ozonlochs in Frage. Danach sollte das ClO- Dimer Sonnenlicht viel schwächer absorbieren als bisher angenommen. Die Photolyse in der Stratosphäre wäre viel langsamer und die bekannten katalytischen Kreisläufe wären somit nicht die Hauptursache des Ozonlochs. Das IEK-7 hat daraufhin in einer Veröffentlichung in Science (2007) auf der Basis atmosphärischer Messdaten dargelegt, dass es auf keinen Fall angebracht ist, die Rolle der FCKW und das Montrealer Protokoll in Frage zu stellen (von Hobe, 2007). Diese Veröffentlichung wurde unterstützt durch Messung des Absorptionsspektrums von Dichlor Peroxid, die vom IEK-7 in Kooperation mit der Bergischen Universität Wuppertal durchgeführt wurden (von Hobe et al., 2009)

Die oben beschriebenen Arbeiten haben das vom IEK-7 koordinierte europäische Projekt RECONCILE initiiert. Von Januar bis März 2010 wurde im Rahmen von RECONCILE im nordschwedischen Kiruna eine internationale Messkampagne durchgeführt, bei der offene Fragen zum polaren Ozonabbau und damit zusammenhängenden Ozon-Klima-Wechselwirkungen geklärt werden sollten. Im Zentrum der Kampagne standen Messflüge mit dem russischen Höhenforschungsflugzeug Geophysica (Flughöhe bis 21 km), welches drei komplexe Instrumente des IEK-7 beherbergt. Insgesamt lieferte die Messkampagne eine Vielzahl von Daten, auf deren Grundlage die zukünftige Entwicklung der Ozonschicht und deren Einfluss auf das Klima präziser vorhersagt werden soll. Entsprechende Arbeit laufen zurzeit.

Ein wichtiger Befund ist, dass sich die Photolyserate des ClO Dimers, die im Anschluss an die heterogene Chloraktivierung im Wesentlichen die Geschwindigkeit des katalytischen Ozonabbaus bestimmt, im Bereich der meisten aktuellen Labormessungen liegt.

Außerdem wurde bei RECONCILE gezeigt, dass bei kalten Temperaturen Chlor nicht nur auf polaren Stratosphärenwolken sondern auch auf stratosphärischem Hintergrundaerosol (Schwefelsäuretröpfchen) aktiviert werden kann. Dies hat weitreichende Implikationen nicht nur für den Ozonverlust im polaren Winter, sondern auch in anderen Gegenden und Jahreszeiten, insbesondere vor dem Hintergrund möglicher „Geoengineering-Maßnahmen“ wie zum Beispiel dem gezielten Eintrag von Schwefelpartikeln in die Stratosphäre zur Abschwächung der globalen Erwärmung.

von Hobe M., Revisiting Ozone Depletion, Science, 318 (2007) 5858, 1878–1879, 2007.

von Hobe M. , F. Stroh, H. Beckers, T. Benter und H. Willner, The UV/Vis absorption spectrum of matrix-isolated dichlorine peroxide, ClOOCl, Phys. Chem. Chem. Phys., 11, doi: 10.1039/b814373k, 1571–1580, 2009.


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