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Ozon und Klima Einfluss des Klimawandels auf die arktische Ozonschicht

| Autor / Redakteur: Margarete Lehné* / Dr. Ilka Ottleben

Eine vom Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) koordinierte Messkampagne mit dem deutschen Forschungsflugzeug Halo untersucht den Einfluss des Klimawandels auf die arktische Ozonschicht und Prozesse in der darunter liegenden Tropopausenregion.

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Ziel der Messkampagne mit dem Forschungsflugzeug HALO ist die arktische Tropopausenregion
Ziel der Messkampagne mit dem Forschungsflugzeug HALO ist die arktische Tropopausenregion
(Foto: Andreas Minikin, DLR)

Karlsruhe – Die Belastung der Erdatmosphäre durch ozonzerstörende Substanzen wie Chlor oder Brom aus Fluorchlorkohlenwasserstoffen (FCKW) hat sich dank des Montrealer Abkommens zum Schutz der Ozonschicht in den vergangenen Jahren verringert. Ozon wird jedoch nicht nur von diesen Substanzen beeinflusst, sondern ist auch selbst ein Treibhausgas: Seine Wirkung auf das bodennahe Klima ist in der Tropopausenregion – der Übergangszone zwischen Stratosphäre und Troposphäre in circa sieben bis 17 Kilometern Höhe – am größten. Die dort ablaufenden komplexen Prozesse sind Gegenstand einer umfangreichen Messkampagne mit dem deutschen Forschungsflugzeug Halo, die Klimaforscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) koordinieren und im Verbund mit mehreren Partnern durchführen.

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Tropopausenregion über der Arktis noch wenig untersucht

„Bisher ist die Tropopausenregion über der Arktis noch wenig untersucht. Für die nun startende Messkampagne wurde das Forschungsflugzeug Halo mit einer gezielten Kombination speziell entwickelter Sensoren ausgerüstet. Unter anderem wollen wir so die Prozesse, die Ozon und andere klimawirksame Spurengase in der arktischen Tropopausenregion im Winter beeinflussen besser verstehen“, so Hermann Oelhaf vom Institut für Meteorologie und Klimaforschung des KIT, der die Kampagne zusammen mit seinem Kollegen Dr. Björn-Martin Sinnhuber koordiniert.

„Wir wissen, dass der Klimawandel aufgrund der Zunahme von CO2 und anderen Treibhausgasen in der Atmosphäre die Ozonschicht stark beeinflussen wird. Aber gerade im arktischen Winter sind die Prozesse durch das Wechselspiel von atmosphärischer Zirkulation und Chemie komplex, und wir verstehen einige der Mechanismen noch nicht ausreichend genug, um verlässliche Prognosen für die Zukunft abgeben zu können,“ so Björn-Martin Sinnhuber. Während etwa am Erdboden die Zunahme an Treibhausgasen zu einer globalen Erwärmung führe, bewirke sie in der Stratosphäre eine Abkühlung.

Einfluss des Klimawandels auf die arktische Stratosphäre

Im Gegensatz zum Südpol, wo sich jedes Jahr im Frühjahr der Südhemisphäre ein Ozonloch bildet, wurden über der Arktis nur in wenigen, besonders kalten Wintern extreme Ozonzerstörungen beobachtet, die dem antarktischen Ozonloch vergleichbar sind. „Ob aber tatsächlich durch den Klimawandel häufiger kalte Winter in der arktischen Stratosphäre auftreten werden oder ob Änderungen in der atmosphärischen Zirkulation eher zu einer Erwärmung der arktischen Stratosphäre führen werden, ist noch eine offene Frage“, sagt Sinnhuber.

Besonderes Augenmerk richten die Forscher während der Kampagne auf Prozesse, die Ozon, Wasserdampf und andere Spurengase im Bereich der Tropopause kontrollieren, also im Übergangsbereich zwischen der Troposphäre und der Stratosphäre. Die Tropopause liegt je nach Jahreszeit und geografischer Breite zwischen sieben und siebzehn Kilometern Höhe, in polaren Breiten in etwa sieben bis zwölf Kilometern Höhe. „Von entscheidender Bedeutung für die Verteilung klimawirksamer Spurengase in der Tropopausenregion sind die Transportwege, über welche die arktischen Luftmassen in die mittleren Breiten gelangen und umgekehrt, sowie Austauschprozesse zwischen Stratosphäre und Troposphäre“, erläutert Hermann Oelhaf. Mit einer Flughöhe bis 15 Kilometer und einer Reichweite von mehr als 8.000 Kilometern ist Halo (High Altitude and Long Range Research Aircraft) für solche Studien besonders geeignet.

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