Die Auswirkungen des Klimawandels auf die Arktis sind alarmierend. In den letzten Jahrzehnten stiegen die Temperaturen in diesem sensiblen Gebiet etwa viermal schneller als der globale Durchschnitt. Dies hat gravierende Folgen für die Ozonschicht und das regionale Klima. Experten von der Goethe-Universität und dem Karlsruher Institut für Technologie (KIT) koordinieren die Forschungsflüge der Kampagne ASCCI (Arctic Springtime Chemistry-Climate Investigations), um die Wechselwirkungen zwischen Ozon, Wasserdampf sowie den Klimawandel in der Arktis zu untersuchen. Die Messungen konzentrieren sich auf die Frühjahrsmonate, welche durch den Abbau des stratosphärischen Ozons gekennzeichnet sind, insbesondere in Höhenlagen zwischen 5 und 15 Kilometern.
Professor Björn-Martin Sinnhuber und Professor Andreas Engel leiten die Kampagne. Der aktuelle Winter in der Arktis ist von auffällig kalten Bedingungen in der Stratosphäre geprägt, was potenziell zu signifikantem Ozonabbau führen kann. Zwar sinken die Konzentrationen von ozonzerstörenden Substanzen wie Fluorchlorkohlenwasserstoffen (FCKW), jedoch ist der Abbau dieser Stoffe ein langwieriger Prozess, der noch nicht vollständig abgeschlossen ist. Messungen dokumentieren die Präsenz schädlicher Chemikalien, die das Ozon schädigen, und die Forschung führt auch zu Erkenntnissen über den Transport von Luftschadstoffen in die Arktis, die als kurzlebige Treibhausgase wirken.
Ozonverlust in der Arktis
In den letzten zwei Dekaden sind die Ozonwerte in der unteren Stratosphäre während des Spätwinters und Frühlings stark gesunken. Chemische Reaktionen mit Chlor- und Bromradikalen sind Hauptverursacher dieses Ozonverlustes. Während der Ozonabbau in der Antarktis sich als extrem stark erwies – dort lagen die Ozonwerte in den 1990er Jahren etwa 100 Dobson Units (DU) unter dem Mittelwert von 1970-1982 – beträgt der Verlust über der Arktis durchschnittlich rund 50 DU. Im Vergleich zu den 100 DU höheren Ausgangswerten ist der Verlust zwar signifikant, doch es gibt kein Ozonloch in der Arktis und entsprechend auch keine signifikante Ausräumung des Ozons in bestimmten Höhenlagen.
Die Unterschiede in der Ozonzerstörung zwischen Antarktis und Arktis sind vor allem auf die unterschiedlichen klimatischen Bedingungen zurückzuführen. Während die Antarktis durch ihre nahezu kreisförmige Form und starke Isolation gekennzeichnet ist, sorgt die unregelmäßige Land-Meer-Verteilung und die stärkere atmosphärische Dynamik in der Arktis für einen häufigeren Austausch wärmerer, ozonreicher Luft. Dieser Umstand führt auch zu einer Instabilität des arktischen Polarwirbels und einem selteneren, jedoch dramatischeren Auftreten von polaren Stratosphärenwolken (PSC).
Langfristige Prognosen und Risiken
Forschungen zeigen auf, dass Klimawandel und die damit verbundenen Veränderungen die Ozonwerte in der Arktis weiter negativ beeinflussen könnten. Ein Beispiel für die drastischen Folgen ist der rekordverdächtige Ozonverlust, der während der „Mosaic“-Expedition im Frühjahr 2020 dokumentiert wurde. In diesem Zeitraum wurden rund 95% des Ozons im Höhebereich des Ozonmaximums zerstört und die Dicke der Ozonschicht um mehr als die Hälfte reduziert. Professor Markus Rex vom Alfred-Wegener-Institut (AWI) erklärt, dass der Klimawandel direkt zu diesem massiven Ozonverlust beigetragen hat. Prognosen zeigen, dass dieser Trend sich bis Ende des 21. Jahrhunderts fortsetzen könnte, wenn die globalen Emissionen weiterhin ungebremst bleiben.
Die Konsequenzen sind bedeutend, insbesondere für Europa, Nordamerika und Asien, wo erhöhte UV-Strahlung das Risiko von Hautkrebs und Sonnenbränden verstärken könnte. Trotz der Tatsache, dass das Montreal-Protokoll von 1987 zur Reduzierung ozonzerstörender Substanzen wie FCKW beigetragen hat, bleiben die Fortschritte bei der Bekämpfung von Ozonverlusten weiterhin kritisch. Halogeniertes Gas, das zur globalen Erwärmung beiträgt, verursacht gleichzeitig eine Abkühlung in höheren Luftschichten der Stratosphäre, was paradoxe Effekte erzeugt.
In der Arktis sind die Messflüge des Forschungsflugzeugs HALO, stationiert in Kiruna, Schweden, bis April im Einsatz, um den Einfluss halogenierten Gases auf die Ozonschicht zu verstehen. Diese gemeinsame Initiative wird von mehreren Institutionen getragen, darunter das Forschungszentrum Jülich und das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR). Die Erkenntnisse aus dieser Forschung sind essenziell, um geeignete Mittel zur Minderung des Ozonabbaus in der Arktis zu entwickeln und den langfristigen Einfluss menschlicher Aktivitäten auf die Umwelt zu bewerten. Die FCKW-Konzentration im Polarwirbel sanken seit 2000 auf 90% des Maximums, was einen leichten Hoffnungsschimmer darstellt, dass sich die Lage langfristig verbessern könnte, sofern die Emissionen drastisch reduziert werden.
