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Das Ozonloch erholt sich definitiv

Die Ozonschicht ist ein wesentlicher Bestandteil dessen, was die Erde bewohnbar macht. Diese Region der Stratosphäre ist dafür verantwortlich, den Großteil der ultravioletten Strahlung der Sonne zu absorbieren und so sicherzustellen, dass terrestrische Organismen nicht bestrahlt werden. Seit den 1970er Jahren wurde Wissenschaftlern ein stetiger Rückgang dieser Schicht um die südliche Polarregion sowie ein starker saisonaler Rückgang bewusst. Dieses letztgenannte Phänomen, das als „Ozonloch“ bekannt ist, gibt seit Jahrzehnten Anlass zu großer Sorge.

Versuche, dieser Situation abzuhelfen, konzentrierten sich darauf, den Einsatz von Industriechemikalien wie Fluorchlorkohlenwasserstoffen (FCKW) zu reduzieren. Diese Bemühungen gipfelten in der Unterzeichnung des Montrealer Protokolls im Jahr 1987, das den vollständigen Verzicht auf ozonabbauende Stoffe (ODS) forderte. Und nach Kürzlich durchgeführte Studie von einem Team von NASA-Wissenschaftlern zeigt das Ozonloch infolgedessen Anzeichen einer signifikanten Erholung.

Die Studie mit dem Titel „ Rückgang des Ozonabbaus in der Antarktis und des Chlors in der unteren Stratosphäre, bestimmt durch Beobachtungen mit Aura-Mikrowellen-Sonderloten “, erschien kürzlich in der wissenschaftlichen ZeitschriftGeophysikalische Forschungsbriefe.Die Studie wurde von Susan E Strahan geleitet und von Anne R. Douglass mitverfasst, zwei Forschern der NASA Goddard Labor für Atmosphärenchemie und Dynamik .

Künstlerische Darstellung des Aura-Satelliten. Bildnachweis: NASA

Für ihre Studie konsultierte das Team Daten von NASAs Satellitenaura , das seit 2005 die südliche Polarregion überwacht. Der im Jahr 2004 gestartete Satellit Aura diente der Messung von Ozon, Aerosolen und Schlüsselgasen in der Erdatmosphäre. Und nach den seit 2005 gesammelten Messwerten hat die Reduzierung des FCKW-Einsatzes zu einem Rückgang des Ozonabbaus um 20 % geführt.

Einfach ausgedrückt sind FCKW langlebige chemische Verbindungen, die aus Kohlenstoff, Chlor und Fluor bestehen. Seit der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts werden sie in einer Reihe von industriellen Anwendungen wie Kälte (als Freon), in chemischen Aerosolen (als Treibmittel) und als Lösungsmittel verwendet. Schließlich steigen diese Chemikalien in die Stratosphäre auf, wo sie der UV-Strahlung ausgesetzt sind und in Chloratome zerlegt werden.



Diese Chloratome verwüsten die Ozonschicht, wo sie katalysieren, um Sauerstoffgas (O²) zu bilden. Diese Aktivität beginnt ungefähr im Juli während des Winters der südlichen Hemisphäre, wenn die Sonnenstrahlen eine Zunahme der Katalyse von FCKW-abgeleiteten Chlor- und Bromatomen in der Atmosphäre bewirken. Bis September (d.h. Frühling auf der Südhalbkugel) erreicht die Aktivität ihren Höhepunkt, was zu dem „Ozonloch“ führt, das Wissenschaftler erstmals 1985 bemerkten.

In der Vergangenheit haben statistische Analysestudien gezeigt, dass der Ozonabbau seitdem zugenommen hat. Diese Studie, die erstmals Messungen der chemischen Zusammensetzung im Ozonloch verwendete, zeigte jedoch, dass der Ozonabbau abnimmt. Darüber hinaus deutete sie darauf hin, dass der Rückgang durch den Rückgang des FCKW-Einsatzes verursacht wird.

Wie Susan Strahan in einem kürzlich erschienenen NASA Pressemitteilung , „Wir sehen sehr deutlich, dass Chlor aus FCKW in das Ozonloch sinkt und dadurch weniger Ozon abgebaut wird.“ Um festzustellen, wie sich Ozon und andere Chemikalien in der Atmosphäre von Jahr zu Jahr verändert haben, haben sich Wissenschaftler auf Daten des Aura-Satelliten verlassen Mikrowellen-Edeltongeber (MLS).

Im Gegensatz zu anderen Instrumenten, die auf Sonnenlicht angewiesen sind, um Spektren von atmosphärischen Gasen zu erhalten, misst dieses Instrument diese Gase bzw. Mikrowellenemissionen. Dadurch kann es während einer Schlüsselzeit des Jahres Spurengase über der Antarktis messen – wenn auf der Südhalbkugel Winter herrscht und das Wetter in der Stratosphäre ruhig ist und die Temperaturen niedrig und stabil sind.

Die Veränderung der Ozonwerte vom Beginn bis zum Ende des Winters auf der Südhalbkugel (Anfang Juli bis Mitte September) wurde von 2005 bis 2016 jedes Jahr mit MLS-Messungen täglich berechnet. Diese Messungen zeigten zwar einen Rückgang des Ozonverlusts, Strahan und Douglass wollten jedoch dafür war sicherlich die Reduzierung des FCKW-Einsatzes verantwortlich.

Dies taten sie, indem sie in den MLS-Daten nach verräterischen Anzeichen von Salzsäure suchten, die Chlor durch Reaktion mit Methan bildet (aber nur, wenn das gesamte verfügbare Ozon aufgebraucht ist). Als Strahan erklärt :

„Während dieser Zeit sind die Temperaturen in der Antarktis immer sehr niedrig, daher hängt die Geschwindigkeit der Ozonzerstörung hauptsächlich davon ab, wie viel Chlor vorhanden ist. Dann wollen wir den Ozonverlust messen…Bis etwa Mitte Oktober werden alle Chlorverbindungen praktischerweise in ein Gas umgewandelt, sodass wir durch die Messung von Salzsäure eine gute Messung des Gesamtchlors haben.“

Bilder des Ozone Monitoring Instrument (OMI) auf dem Aura-Satelliten der NASA zeigen Ozonschwankungen zwischen 2010 und 2011. Bildnachweis: NASA/Rob Simmon

Ein weiterer Hinweis war der Lachgasgehalt, ein weiteres langlebiges Gas, das sich in weiten Teilen der Stratosphäre wie FCKW verhält – aber nicht wie FCKW zurückgeht. Würden die FCKW in der Stratosphäre abnehmen, würde dies bedeuten, dass im Vergleich zu Lachgas weniger Chlor vorhanden wäre. Durch den Vergleich von MLS-Messungen von Salzsäure und Lachgas jedes Jahr stellten sie fest, dass der Chlorgehalt um etwa 0,8 Prozent pro Jahr sinkt.

Als Strahan angegeben , summierte sich dies zu einem Rückgang von 20 % von 2005 bis 2016, was ihren Erwartungen entsprach. „Dies ist sehr nahe an dem, was unser Modell vorhersagt, was wir für diesen Chlorrückgang erwarten sollten“, sagte sie. „Dies gibt uns die Zuversicht, dass der Rückgang des Ozonabbaus bis Mitte September, der von MLS-Daten gezeigt wird, auf sinkende Chlorwerte aus FCKW zurückzuführen ist. Aber wir sehen noch keinen klaren Rückgang der Größe des Ozonlochs, weil dies ab Mitte September hauptsächlich durch die Temperatur gesteuert wird, die von Jahr zu Jahr stark schwankt.“

Es wird erwartet, dass sich dieser Erholungsprozess fortsetzen wird, wenn die FCKWs die Atmosphäre allmählich verlassen, obwohl Wissenschaftler davon ausgehen, dass eine vollständige Erholung Jahrzehnte dauern wird. Dies sind sehr gute Nachrichten, wenn man bedenkt, dass das Ozonloch erst vor etwa drei Jahrzehnten entdeckt wurde und sich die Ozonwerte etwa ein Jahrzehnt später zu stabilisieren begannen. Trotzdem, als Douglass erklärt , wird eine vollständige Erholung wahrscheinlich erst in der zweiten Hälfte dieses Jahrhunderts eintreten:

„FCKW haben eine Lebensdauer von 50 bis 100 Jahren, sie verbleiben also sehr lange in der Atmosphäre. Was das Ozonloch angeht, schauen wir auf 2060 oder 2080. Und selbst dann könnte es noch ein kleines Loch geben.“

Das Montrealer Protokoll wird oft als Beispiel für wirksamen internationalen Klimaschutz angepriesen, und das aus gutem Grund. Das Protokoll wurde dreizehn Jahre nach dem wissenschaftlichen Konsens zum Ozonabbau und nur zwei Jahre nach der ziemlich alarmierenden Entdeckung des Ozonlochs verabschiedet. Und auch in den Folgejahren blieben die Unterzeichner ihren Zielen treu und erreichten Zielreduzierungen.

Für die Zukunft erhofft man sich ähnliche Maßnahmen gegen den Klimawandel, der seit vielen Jahren Verzögerungen und Widerständen ausgesetzt ist. Aber wie der Fall des Ozonlochs zeigt, können internationale Maßnahmen ein Problem lösen, bevor es zu spät ist.

Weiterlesen: NASA

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