Ungewöhnliche Kälteperiode in der Stratosphäre schafft Bedingungen für starken Ozonabbau in der Arktis

„In rund 20 Kilometern Höhe über der Arktis ist die Luft seit Wochen bis zu minus 90 Grad Celsius kalt“, berichtet AWI-Atmosphärenforscherin Dr. Marion Maturilli. „Über unserer Arktis-Forschungsstation auf Spitzbergen lag die mittlere Temperatur in der Stratosphäre seit Anfang Dezember acht Grad Celsius unter dem langjährigen Mittel und zwei Grad Celsius unter dem bisherigen Minimum. Das sind beste Voraussetzungen für einen späteren Ozonabbau.“

Der Abbau der Ozonschicht wird von Fluorchlorkohlenwasserstoffen verursacht, welche die Menschheit in den zurückliegenden Jahrzehnten in großen Mengen freigesetzt hat. Deren Abbauprodukte greifen die Ozonschicht besonders nach längeren Perioden extremer Kälte an.

Solche Kältephasen kommen normalerweise nur im antarktischen Winter vor, weshalb sich im Frühjahr stets ein Ozonloch über der Antarktis bildet. „In der Arktis dagegen sind die Temperaturen in der Stratosphäre normalerweise höher und sehr viel variabler und der Ozonabbau ist daher im Normalfall begrenzt. Schwere Ozonverluste gibt es hier nur nach Zeiten mit besonders tiefen Temperaturen, wie wir sie bisher ganz selten erlebt haben – zum Beispiel nach dem kalten stratosphärischen Winter 2010/2011. Damals hat der Ozonabbau erstmals auch über der Nordhemisphäre zu einem ausgeprägten Ozonminimum geführt“, sagt AWI-Wissenschaftler Dr. Markus Rex, Koordinator des Europäischen Forschungsprojekts StratoClim, welches die Lage in der Arktis derzeit täglich beobachtet.

Modellrechnungen der AWI-Forscher basierend auf der extremen Kälteperiode der zurückliegenden Wochen zeigen nun, dass die chemischen Bedingungen in der arktischen Stratosphäre bereits jetzt das Ozonzerstörungspotenzial aus dem Winter 2010/2011 übertreffen. „Die Luftmassen mit diesen ungewöhnlichen Bedingungen sind derzeit in einem großen Tiefdruckwirbel hoch über der Arktis eingeschlossen. Bis Mitte Februar wird dort bereits mehr als ein Viertel des Ozons zerstört worden sein. Das Nachströmen von Ozon ist derzeit ebenfalls gering und es hat sich bereits ein Ozonminimum über der Arktis ausgebildet. Der Ozonabbau wird dann noch an Fahrt gewinnen, wenn intensiveres  Sonnenlicht nach Ende der Polarnacht auf den Tiefdruckwirbel trifft“, so Markus Rex. „Sollte der Wirbel bis tief in den Monat März hinein Bestand haben, muss mit weiterer Vertiefung des Ozonminimums gerechnet werden. Bricht der Wirbel jedoch zuvor auf, vermischen sich die Luftmassen ausreichend mit frischer Luft aus niedrigeren Breiten und die Arktis schrammt an einem neuen Rekordozonabbau vorbei“, erklärt der Forscher.

Ob der Wirbel rechtzeitig aufbricht, können die Wissenschaftler derzeit nicht vorhersagen. Sollte es zur Bildung eines tiefen Ozonminimums kommen, muss damit gerechnet werden, dass dieses auch Mitteleuropa erreicht.. Um den Ozonverlust genau verfolgen zu können, lässt das StratoClim Konsortium zusammen mit weiteren internationalen Partnern seit Wochen in einem Netzwerk von 30 Beobachtungsstationen Hunderte Ozonsonden in die Stratosphäre aufsteigen. Anfang April sind im Rahmen von StratoClim außerdem Messflüge mit einem Höhenforschungsflugzeug in die arktische Stratosphäre geplant.