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  • Obere Atmosphäre. Basis.

    Die obere Atmosphäre und stratosphärische Prozesse

    Oberhalb der Wolken wird die Luft sehr dünn und trocken. Zwar sind es noch einige hundert Kilometer atmosphärischen Raums, bis der Übergang zum Weltall erfolgt, aber über 80% der Luftmasse haben wir schon unter uns, wenn wir die Stratosphäre erreichen.

    Wenige chemische Verbindungen erreichen diese Höhen und die Tropopause fängt die meisten von ihnen ab. Dennoch sind diese Schichten von einiger Bedeutung für das Leben auf der Erde, da sie die hochenergetischen Anteile des Sonnenlichtes zurückhalten, die großen Schaden anrichteten, würden sie die Erdoberfläche erreichen. Die Stratosphäre ist die unterste und am besten bekannte Schicht der oberen Atmosphäre.

    • Die Stratosphäre verstehen und beobachten

      Den oberen Bereich der Atmosphäre jenseits der Tropopause bezeichnen wir als Stratosphäre. Wir versuchen hier zu verstehen, worin sich die Stratosphäre von der bodennahen Troposphäre unterscheidet. Wieso gibt es überhaupt Schichten in der Luft? Wie können sie definiert werden?

      Wir erklären Änderungen mit der Höhe, Änderungen in den physikalischen und meteorologischen Größen und auch Unterschiede in der chemischen Zusammensetzung. Begriffe wie Mischungsverhältnis werden besprochen. Und schließlich schauen wir, wie moderne Messtechnik mit Satellit und Laser den Blick in die oberen Luftschichten erlaubt.

      Polarlicht in der Antarktis

      1. LIDAR in Davis / Antarktis mit Aurora im Hintergrund
      Photo: David Correll - Australian Antarctic Division

    • Ozon und die Bildung des Ozonlochs

      Ozon ist eines der interessantesten Spurengase in unserer Atmosphäre, in der Stratosphäre dringend notwendig, um uns vor der schädlichen UV Strahlung der Sonne zu schützen, in unserer unmittelbaren Umgebung aber gleichzeitig unerwünscht, weil es ein Reizgas ist, das die Atemwege schädigt.

      Ebenso faszinierend ist die Geschichte des Ozonloches, seiner Entdeckung, dem Verständnis der Chemie, die dahinter steckt, der Gegenmaßnahmen und der Hoffnung, dass es sich allmählich wieder schließt. In dieser Basis-Einheit erklären wir die Grundlagen, ohne allzu viel Chemie vorauszusetzen.

      Die Entdeckung des Lochs

      In den 70er Jahren wurde die Ozonschicht über der Antarktis von der British Antarctic Survey Station beobachtet und eine starke Abnahme der Ozonkonzentration festgestellt. Legenden ranken sich um die Entdeckung des Ozonloches.

      So sollen zur Zeit der ersten Messungen 1985 die Werte so niedrig gewesen sein, dass man den Messinstrumenten nicht mehr traute und die dramatische Entdeckung nicht eher bekannt geben wollte, als neu eingebaute Instrumente sie bestätigten.

      Auch beobachtete schon das "total ozone mapping spectrometer" TOMS vom Weltall aus die Ozonschicht. Doch blieb, so sagt man, das Loch hier unbemerkt, da eine Korrekturmaßnahme sehr niedrige Werte als Messfehler einstufte. Erst die Nacharbeitung der Rohdaten bestätigte die Wahrheit, die zunächst niemand glauben wollte.

      Binnen weniger Jahre wurde intensiv geforscht, frühe Mahnungen vor möglichen Auswirkungen der FCKW wurden wiederentdeckt, deren Reduktion und schließlich weitgehendes Verbot im Montrealer Protokoll und in Folgeprotokollen beschlossen. Das Ozonloch machte uns wohl erstmals wirklich dramatisch bewusst, dass der Mensch überregional in natürliche Gleichgewichte in der Atmosphäre und im Weltklima eingreift. Erstmals wurden hier auch rasche weltweite Konsequenzen gezogen.

      dem fehlenden Ozon auf der Spur

      Dem fehlenden Ozon auf der Spur...
      Original © US Environmental Protection Agency

      About this page:
      author: Dr. Elmar Uherek - MPI for Chemistry, Mainz
      scientific reviewer: Dr. John Crowley - MPI for Chemistry, Mainz 2004-05-06
      educational reviewing: Hendrik Förster & students, Nordpfalz Gymnasium Kirchheim-Bolanden - March 2004
      last published: 2004-05-10