Ozonloch und Erderwärmung

Oft, wenn Umwelt- und Klimathemen diskutiert werden, ist die Gefahr groß, dass Ozonloch und globale Erwärmung miteinander vermengt werden. Tatsache ist: Das Ozonloch ist weder eine direkte Folge der globalen Erwärmung noch ist die globale Erwärmung eine direkte Folge des Ozonloches. Da jedoch fast alles im Klimasystem verbunden ist, gibt es auch hier Verknüpfungen.

Das große Missverständnis

Klimawissenschaft ist kein Basisfach in der allgemeinen Schulbildung und wird erst in jüngster Zeit thematisch vertieft. Daher ist es kaum überraschend, dass zwei Herausforderungen für die Menschheit in den Schlagzeilen und unseren Köpfen oft durcheinandergebracht werden: der Treibhauseffekt und das Ozonloch.
Die Tatsache, dass mehr und mehr Autos auf unserer Erde fahren und Treibstoff verbrauchen und dass mehr und mehr Produkte, die durch Nutzung fossiler Energieträger (Kohle, Öl, Gas) hergestellt werden, in unseren Industrien und Haushalten genutzt werden, war nicht der Grund für die Bildung des Ozonloches.
Die Bildung des Ozonloches wiederum führt nicht zum Treibhauseffekt. Ozonloch und Treibhauseffekt sind in ihren Hauptursachen verschiedene Phänomene, die allerdings beide durch menschlichen Einfluss auf das System Atmosphäre entstanden sind.
Zwischen beiden gibt es auch indirekte Verknüpfungen

Ozonloch und Treibhauseffekt

1. Es besteht kein direkter Zusammenhang zwischen Ozonloch und Treibhauseffekt. CO2 Emissionen aus der Nutzung fossiler Brennstoffe tragen zum Treibhauseffekt bei, sie haben aber nicht das Ozonloch verursacht.
Bild: Elmar Uherek.

Was sind die Zusammenhänge?

Die Erderwärmung ist ein Phänomen, welches seine wesentlichen Auswirkungen auf das menschliche Leben in der Troposphäre hat. Die atmosphärische Schicht, die uns an der Erdoberfläche umgibt, erwärmt sich.
Das Ozonloch wird in der Stratosphäre gebildet. Ozon, das als Schild gegen die UV-Strahlung der Sonne in einer Höhe zwischen 15 und 40 km dient, wird zerstört.

Fluorchlorkohlenwasserstoffe FCKW spielen in beiden Prozessen eine Rolle. Zum einen in der Troposphäre, wo sie Infrarotlicht im atmosphärischen Fenster absorbieren. Daher haben sie ein hohes Erderwärmungspotential. Diese Absorptionsfähigkeit ist eine Folge des Verhaltens in Wechselwirkung mit Licht.
Zum anderen, in der Stratosphäre sind sie eine Quelle von Chlorradikalen, die eine Kettenreaktion auslösen, die in Ozonabbau resultiert. Dies liegt daran, dass die Moleküle Chloratome enthalten. Auf Grund der Stabilität der Moleküle werden sie nicht in der Troposphäre freigesetzt, sondern erst durch Spaltung infolge des starken UV-Lichtes in der Stratosphäre.
Andere Treibhausgase wie Kohlendioxid oder Methan spielen keine vergleichbare Rolle im Ozonabbau.

Das Ozonloch ändert aber auch die Strahlungsbilanz.

Strahlungsantrieb 1750 bis 2005

2. Das Diagramm des 'Strahlungsantriebs' (engl.: radiative forcing RF) zeigt, in welchem Ausmaß welche Faktoren den Treibhauseffekt begünstigen (positive Säulen, rot) oder ihm entgegenwirken (negative Säulen, blau).
Die grün markierten Bereiche zeigen, dass halogenierte Verbindungen wie die FCKW und H-FCKW zum menschgemachten Teibhauseffekt beitragen. Stratosphärischer Ozonabbau dagegen, obwohl auch von FCKW ausgelöst, wirkt dem Treibhauseffekt entgegen und führt zu einer leichten Abkühlung.
Quelle: IPCC AR4 2007

Da Ozon die UV-B Strahlung von der Erde fernhält und die Sonnenenergie in der Stratosphäre in Wärme umwandelt, kann man vermuten, dass eine Änderung in der Strahlungsbilanz erfolgt, wenn Ozon abgebaut wird. Dies ist auch der Fall. Allerdings führt der Ozonabbau nicht zu einer weiteren Erwärmung, sondern zu einer leichten Abkühlung.

Der Einfluss des Ozonloches auf den

Strahlungshaushalt

Es ist nicht unmittelbar ersichtlich, dass das Ozonloch einen sogenannten ‚negativen Strahlungsantrieb' bewirkt, also zu einer Abkühlung der Atmosphäre führt und daher dem Treibhauseffekt entgegenwirkt. Unsere erste Überlegung mag dazu führen, dass wir denken, dass bei einer dünneren Ozonschicht mehr UV-B Strahlung von der Sonne die Erdoberfläche erreicht, folglich also mehr Sonnenenergie auf die Erde auftrifft. Dies ist natürlich auch richtig und hieraus resultiert das höhere Risiko für Hautkrebs. Aber es gibt auch einen gegenteiligen Effekt.

intakte Ozonschicht

3. a) Eine intakte Ozonschicht hält UV-Strahlung zurück und wandelt ihre Energie in der Stratosphäre in Wärmestrahlung um.

Wie beschrieben führt die Absorption von UV-Licht durch Ozonmoleküle zu einer Erwärmung in der Stratosphäre. Diese in der Stratosphäre erzeugte Wärme wird auch in die Troposphäre transportiert und führt dort ebenfalls zu einer Erwärmung. Zudem fungiert Ozon insbesondere in der unteren Stratosphäre noch als Treibhausgas und führt so zu zusätzlicher Erwärmung. Die Verringerung dieses Wärmetransportes aus beiden Quellen, UV und IR-Strahlung, in die Troposphäre bei Ozonabnahme überkompensiert den Effekt zusätzlichen Wärmegewinns durch die stärkere Sonnenstrahlung auf die Erdoberfläche. Letztere wird auch zu erheblichen Anteilen durch die Albedo, d.h. die Rückstrahlung der Erde durch Wolken, Eis, helle Böden, etc., in den Weltraum zurückreflektiert. Die Rückstrahlung ist besonders über der Antarktis sehr hoch, wo die stärkste Ozonabnahme erfolgt. Der von Schnee und Eis bedeckte Boden hat eine Albedo von 0,6 bis 0,8 (d.h. 60-80% der Strahlung werden zurückgeworfen), verglichen mit einem Wert von z.B. 0,1 für die Ozeane.

ausgedünnte Ozonschicht

3. b) Die ausgedünnte Ozonschicht (Ozonmoleküle in beiden Bildern in blau) absorbiert nur noch einen geringeren Teil der UV Strahlung der Sonne und in der unteren Stratosphäre auch weniger IR Licht von der Erde. Die Umwandlung in Wärmeenergie ist geringer. Das nicht absorbierte Sonnenlicht erreicht die Erdoberfläche, aber ein höherer Anteil wird zurückgestreut, insbesondere vom weißen Boden des Antarktischen Kontinentes. Nur ein kleiner Anteil wird auf der Erde in infrarote Wärmestrahlung umgewandelt.
Bilder: Elmar Uherek

Der Einfluss der globalen Erwärmung auf das Ozonloch

Im nächsten Text „stratosphärische Abkühlung" werden wir sehen, dass die Erwärmung der Troposphäre eine Abkühlung in der Stratosphäre bewirkt und hierdurch den Ozonabbau fördert – möglicherweise auch über der nördlichen Halbkugel.

About this page:
author: Dr. Elmar Uherek - MPI for Chemistry, Mainz
scientific reviewer: Dr. Christoph Brühl - MPI for Chemistry, Mainz
educational proofreading: Michael Seesing - Uni Duisburg - 2003-08-07
Letzte Überarbeitung: 2007-08-23

Last modified: Saturday, 20 June 2020, 1:55 PM