Bodennahes Ozon ist ein Schadstoff, der sich nur in Verbindung mit anderen Schadstoffen bildet und beispielsweise vielen Asthmatikern zu schaffen macht. Im Gegensatz dazu hat Ozon in der Höhe eine positive Wirkung. Es bildet die Ozonschicht in der Stratosphäre und schützt Organismen vor energiereicher und schädigender ultravioletter Strahlung. Dreiviertel der Ozonmoleküle finden sich dabei in einer Höhe zwischen 15 und 30 Kilometern.
Gefährdet wurde diese Ozonschicht als der Mensch mit dem technischen Fortschritt ab den 1950er Jahren immer größere Mengen an brom- und chlorhaltigen Substanzen in die Atmosphäre einbrachte, die für unschädlich gehalten wurden. Dabei handelte es sich auch um Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW), die als Kälte- und Lösungsmittel eingesetzt wurden, oder auch als Treibgas in Sprühdosen. Die Folgen des jahrzehntelangen FCKW-Einsatzes waren katastrophal, doch niemand ahnte das damals.
Anfang der 1980er Jahre entdeckten Wissenschaftler erstmals das Phänomen des großflächigen Abbaus von Ozon über der Antarktis. Die Ozonschicht wurde immer dünner, nahm regional und temporär sogar so stark ab, dass man bei Konzentrationen von unter 220 Dobson gar von einem ‚Ozonloch‘ spricht.
Auf der Basis von wissenschaftlichen Erkenntnissen wurde daraufhin ein umfassendes Vertragswerk, das „Protokoll von Montreal“, entwickelt. Es leitete ein internationales Umdenken ein, welches zur weitgehenden Vermeidung dieser Substanzen geführt hat seit es 1989 in Kraft trat. Mit dem Rückgang der FCKW ist auch die Ozonschicht auf dem Weg der Besserung, obwohl das sogenannte Ozonloch nach wie vor regelmäßig jedes Jahr auftritt. Der aktuelle Sachstandsbericht zum Montreal-Protokoll belegt eindrucksvoll Erfolge beim Schutz der Ozonschicht. Ein bis drei Prozent pro Jahrzehnt nahm das stratosphärische Ozon seit der Jahrtausendwende außerhalb der Polarregionen wieder zu.
Positiv zu vermerken ist darüber hinaus das ‚Kigali Amendment‘, ein Zusatz im Montreal Protokoll aus dem Jahr 2016. Es kontrolliert nun auch Substanzen, welche von der Industrie rasch als Alternative zu FCKW gefunden wurden, die sich aber im Nachhinein als überaus starke Treibhausgase erwiesen haben. Wenn diese teilhalogenierten Fluorkohlenwasserstoffe (H-FKW) wie geplant stark reduziert werden, wird das helfen, die globale Erwärmung einzudämmen.
Ein Blick in die Zukunft
Wann sich die ausgedünnte Ozonschicht wieder vollständig regeneriert hat, wird mit Hilfe von Modellen simuliert. Laut des aktuellen Berichts wird dies voraussichtlich um das Jahr 2060 der Fall sein, also dann, wenn auch das Ozon in der Antarktis wieder die „Ausgangswerte“ der 1980er Jahre erreicht hat.
Die deutlichste Ausdünnung ist momentan immer noch im Antarktischen Frühjahr zu beobachten, sprich in der ersten Septemberhälfte. Die Regeneration der Ozonwerte, bezogen auf die Werte der 1980er-Jahre, wird in mittleren Breiten der Nordhemisphäre wohl um das Jahr 2030 eintreten. In den mittleren Breiten der Südhemisphäre dauert die Regeneration etwa 20 Jahre länger als auf der Nordhalbkugel. Eine positive Entwicklung ist aber auch dort zu erwarten.
Ein Wehrmutstropfen bleibt jedoch. Und zwar wurde, wie der aktuelle Bericht darlegt, ein kleiner Konzentrationsanstieg eines bestimmten FCKWs -Trichlorfluormethan- beobachtet, das ebenfalls lange industriell als günstiges Kältemittel eingesetzt wurde. Nun könnte der Anstieg darauf hin deuten, dass es doch noch produziert wird. Ohne dass einzelne Länder identifiziert wurden, hat man diesen Anstieg vor allem in Ostasien beobachten können. Diese Tatsache zeigt gleichzeitig deutlich die Notwendigkeit fortgeführter Beobachtungen der chemischen Zusammensetzung der Atmosphäre. Nur so kann garantiert werden, dass es keine negativen Überraschungen beim Schutz der Ozonschicht gibt.
Zukünftige Maßnahmen zum weiteren Schutz der Ozonschicht
Da die drastischen Maßnahmen, die zu raschen Erfolgen beim Schutz der Ozonschicht führen, bereits erfolgreich ergriffen wurden, verbleiben nur noch wenige Hebel, um sie noch besser zu schützen und die „Heilung“ zu beschleunigen.
Eine Option stellt beispielsweise die Vermeidung des Eintrages von Tetrachlormethan dar, einer Substanz, die unter anderem bei der industriellen Fertigung von Chloroform anfällt. Oder aber die Reduzierung von Halonen, die in Feuerlöschern und Löschanlagen weite Verbreitung finden. Auch die Produktionseinstellung von Chlordifluormethan, welches in Kompressionskälteanlagen verwendet wird oder von Methylbromid, welches in der Landwirtschaft eingesetzt wird, hätte positive Auswirkungen auf unsere Ozonschicht. All diese Maßnahmen hätten aber vergleichsweise kleine Effekte verglichen mit der erreichten Vermeidung der FCKW.
Ab der zweiten Hälfte des Jahrhunderts hängt dann alles davon ab, ob wir die Emissionen an Kohlendioxid, Methan und Distickstoffoxid (Lachgas) in den Griff bekommen. Diese Emissionen werden aufgrund ihrer Auswirkungen auf das Klima und die Atmosphärenchemie die zukünftige Entwicklung der Ozonschicht entscheidend mitprägen. Dies gilt insbesondere für die Südliche Hemisphäre.
Sachstandsberichte, die den „Heilungsprozess“ der Ozonschicht überwachen und wissenschaftlich begleiten, sind durch das Protokoll von Montreal vorgeschrieben und erscheinen alle vier Jahre. Eine zusammenfassende Darstellung des aktuellen Berichts ist gerade veröffentlicht wurden, der volle Bericht ist Ende Dezember verfügbar.
Text: Prof. Dr. Peter Braesicke (KIT), Jana Kandarr (ESKP)
