Innerhalb der Atmosphäre gibt es die Schicht der Stratosphäre. Diese befindet sich in ungefähr zehn bis 50 Kilometern Höhe und enthält die Ozonschicht. Die Ozonschicht befindet sich in circa 20 bis 30 Kilometern Höhe. Das Ozon absorbiert die energiereiche und kurzwellige UV-Strahlung (Ultraviolettstrahlung) der Sonne. Dadurch wird auf der Erde sämtliches Leben vor der schädlichen Strahlungseinwirkung geschützt. Der stratosphärische Abbau von Ozon, welcher in Höhen von 15 bis 25 Kilometern über der Antarktis liegt, wird „Ozonloch“ genannt. Man spricht auch von einer Ausdünnung der Ozonschicht. Die Stärke der Ozonschicht kann infolge von Wetterphänomenen in der Hochatmosphäre oder durch chemische Prozesse verringert werden. Seit den 70er Jahren des 20. Jahrhunderts weiß man, dass die vom Menschen freigesetzten Treibhausgase, bestehend aus Chlorverbindungen, die Ozonschicht lädieren können. Die Chlorverbindungen sind hauptsächlich in Kühlmitteln oder auch Feuerlöschern enthalten und wirken besonders schädigend auf die Ozonschicht.

Ursachen des Ozonlochs über der Antarktis

Im Südwinter (von Mai bis August) kühlt die Luft aufgrund fehlender Sonnenstrahlung besonders stark, bis zu minus 80 °C, über der Antarktis ab. Um die Antarktis ringsherum bildet sich durch die Corioliskraft innerhalb der Stratosphäre ein enormer, sich im Uhrzeigersinn drehender Windwirbel. Dieser unterbindet das Heranführen der ozonreichen und wärmeren Luft, welche oberhalb der niederen Breiten hervorgebracht wird. Zusätzlich entstehen durch den Temperaturrückgang polare stratosphärische Wolken. Gemeinsam mit der im Südfrühling in Erscheinung tretenden Sonnenstrahlung, beginnt und verstärkt sich allmählich die chemische Reaktion des Abbaus des Ozons. Hauptsächliche Ursache für das Ozonloch (Zerstörung des Ozons) sind die Chloratome aus den bekannten Fluorchlorkohlenwasserstoffen (FCKW). In Folge der Zunahme an Treibhausgasen in der Troposphäre (untere Schicht der Atmosphäre) wird sich die untere Stratosphäre, welche über der Troposphäre liegt, fortwährend abkühlen. Dazu tragen vor allem die vom Menschen in die Atmosphäre eingetragenen genannten FCKW-Stoffe und die globale Erwärmung bei.

Entwicklung des Ozonlochs über der Antarktis und dessen Folgen

Seit 1980 tritt das Ozonloch jährlich in Erscheinung. Im Jahr 2002, im Südwinter, ist das Ozonloch bemerkenswert klein in Erscheinung getreten und war zu vergleichen mit dem Ozonloch im Jahr 1986. Dennoch kann nicht davon ausgegangen werden, dass sich eine Regeneration der antarktischen Ozonschicht einstellt. Vielmehr resultiert das außergewöhnlich kleine Ozonloch von 2002 aus den untypischen meteorologischen Konditionen im Winter und Frühjahr des Jahres. Gekennzeichnet waren diese durch einen kräftigen Einstrom warmer und ozonreicher Luftmassen in die Stratosphäre aus den niederen Breiten. Im Winter 2000 war das Ozonloch zum Beispiel so groß wie noch nie. Messungen zeigten damals eine Verringerung des Ozons in der Atmosphäre um circa 70 Prozent vom normalen Wert. Zeitweise war sogar überhaupt kein Ozon in Höhen von 14 bis 20 Kilometern vorhanden. Ein umfangreicher Eindruck der Entwicklung des Ozonlochs gelingt erst durch das Ermitteln und Zusammenfassen komplexer lokaler Messungen. Auch Satellitenbeobachtungen, die zum Beispiel von der Weltorganisation für Meteorologie (WMO) in Genf durchgeführt werden, sind ein wesentlicher Bestandteil der entstehenden Gesamteindrücke.

Durch die globale Erwärmung der Troposhäre ist zu erwarten, dass das Ozonloch weiter wächst. Grund dafür ist die schon erwähnte Abkühlung der unteren Stratosphäre aufgrund der Treibhausgaszunahme durch den Menschen in der Troposhäre. Zusätzlich wirkt der (troposphärische) Klimawandel auf die Wellenenergie, von der Troposphäre ausgehend in die Stratosphäre. Eine mögliche Verminderung des Antriebs der Wellen um 10 Prozent hätte die Folge einer Vergrößerung des Ozonlochs um 1,2 Mio. Quadratkilometer. Die Ursache ist die Minderung des Transports von warmer und ozonreicher Luft in die Stratosphäre. Die Regeneration des Ozonlochs über der Antarktis könnte sich damit bis in die zweite Hälfte des 21. Jahrhunderts hinauszögern.

Forschung

Weltweit wird über die stratosphärische Ozonzerstörung geforscht. Ergebnisse führten 1987 zu einer Erklärung der Industriestaaten im sogenannten Montrealer Protokoll. In dieser Erklärung verpflichten sich die Staaten zur schrittweisen Einstellung der Produktion von das Ozon zerstörenden Gasen (FCKW). Eine spätere Verstärkung der Regelungen erfolgte im Jahr 1990 durch die Verträge von London und 1992 von Kopenhagen. Das Abkommen von Peking regelte ab dem Jahr 1999 auch die Beteiligung der Entwicklungsländer, an der Produktionsminderung von das Ozon zerstörenden Gase zu arbeiten. Wären diese Abkommen nicht zustande gekommen, hätte sich sowohl die Produktion als auch der Gebrauch von halogenierten Kohlenwasserstoffen vermutlich bis 2050 gegenüber 1980 verzehnfacht. Dies hätte eine weitaus höhere Zerstörung der Ozonschicht zur Folge gehabt – mit extremen negativen Auswirkungen für sowohl den Menschen als auch die Tier- und Pflanzenwelt. Jedoch hat sich infolge der Abkommen die Konzentration an halogenierten Kohlenwasserstoffen, nach einem Höhepunkt im Jahr 1990, zurück entwickelt und nimmt weiterhin langsam ab.

Allerdings beträgt die Schichtdicke im Ozonloch nur noch 50 %. Diese Halbierung der Schicht hat eine ungefähre Verdopplung der UV-Einstrahlung auf der Oberfläche der Erde zur Folge. Wird zum Beispiel die Haut über längere Zeit hinweg UV-B ausgesetzt, kann dies zu schweren Erbschädigungen der Hautzellen führen. Dazu gehört unter anderem die Zunahme von Hautkrebs, die Erblindung von Schafen und das Absterben von Pflanzen. Zusammen mit dem Bund der Deutschen Dermatologen betreibt das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt e. B. (DLR) einen UV-Warndienst. Dieser gibt nützliche Hinweise zur Verweildauer in der Sonne in Abhängigkeit des Hauttyps.