Veröffentlicht am von Nikolas Zimmermann

Seltenes Ozonloch über dem Nordpol

Die Witterung in den mittleren Breiten wird im Winterhalbjahr oft vom stratosphärischen Polarwirbel beeinflusst. Im vergangenen Winter war er nahezu durchgehend ungewöhnlich stark und in Deutschland für die anhaltende Westwetterlage mit milden Temperaturen mitverantwortlich. Der Polarwirbel hat aber auch Einfluss auf die Ozonkonzentration in der Stratosphäre, weshalb das Thema Ozonloch meist in Zusammenhang mit der Antarktis aufkommt.

Ozonloch

Allgemein wird das Ozonloch über der Antarktis seit dem FCKW-Verbot tendenziell kleiner, wobei es von Jahr zu Jahr eine gewisse Variabilität gibt. Dies steht in Zusammenhang mit dem dortigen Polarwirbel. Beispielsweise gab es im vergangenen antarktischen Spätwinter (September 2019) eine plötzliche Stratosphärenerwärmung. Die daraus resultierenden, ungewöhnlich hohen Temperaturen in der Stratosphäre haben den Ozonabbau deutlich verlangsamt, weshalb das antarktische Ozonloch im Jahr 2019 so klein wie zuletzt in den 1980er Jahren war. Auf der Nordhalbkugel ist heuer hingegen das exakte Gegenteil passiert: Ein außergewöhnlich starker Polarwirbel mit sehr kalten Temperaturen hat in den vergangenen Tagen nämlich zur Entstehung eines arktischen Ozonlochs beigetragen.

Durchschnittliche Ozonkonzentration im März (links) bzw. am 31.3.2020 (rechts). © NASA

Temperaturen und Ozonabbau

Durch extrem niedrige Temperaturen teils unter -85 Grad können sich einige Substanzen in der Stratosphäre verflüssigen und sogar gefrieren, was die Entstehung von polaren Stratosphärenwolken (engl. Polar Stratospheric Clouds; PSC) zur Folge hat. Diese Wolken, welche ihrem Aussehen nach auch Perlmuttwolken genannt werden, sind von großer Bedeutung für die Entstehung des Ozonlochs. An den Kristallen der PSC laufen Reaktionen ab, bei denen Stickstoffoxide aus der Luft in die Kristalle übergehen, so dass nur die weitaus aggressiveren Chlorverbindungen in der Luft bleiben. Am Ende der Polarnacht werden diese Chlorverbindungen von der eintreffenden UV-Strahlung gespalten und plötzlich stehen sehr viele freie Chlorradikale zur Verfügung, die Ozonmoleküle zerstören können. Eines davon kann den katalytischen Zyklus viele Male durchlaufen und dabei bis zu 100.000 Ozonmoleküle zerstören! Erst wenn die PSCs verdampfen, wird der Ozonabbau gedämpft.


Polarwirbel löst sich bald auf

Aufgrund der Verteilung der Landmassen ist der Polarwirbel über der Antarktis im Mittel stärker als jener über der Arktis, weshalb dort extrem kalte Temperaturen in der Stratosphäre wesentlich häufiger auftreten. Heuer handelt es sich um eine außergewöhnliche Situation, welche in diesem Ausmaß keinesfalls jedes Jahr zu erwarten ist. Jährlich im April löst sich der Polarwirbel über der Arktis langsam auf und damit lässt auch der Ozonabbau nach. Bis dahin bleibt der Polarwirbel heuer allerdings vergleichsweise stark mit sehr kalten Temperaturen in seinem Kern.

Der Polarwirbel bleibt bis April noch stärker als üblich. Bild: Simon Lee / NCEP

Gefahren

Der Ozonabbau in der Stratosphäre ist deswegen besorgniserregend, weil die Ozonschicht in der Stratosphäre über 95 bis 99 % der ultravioletten Sonnenstrahlung absorbiert, vor allem die gefährliche UV-B Strahlung. Derzeit liegt der Ozongehalt über dem Nordpol teils im Bereich von 200 DU, also 50% tiefer als normal. Vorerst bleibt dieses Ozonloch innerhalb des Polarwirbels, im April löst sich der Polarwirbel allerdings auf und die Reste des Ozonlochs können die mittleren Breiten erreichen. Je nach Großwetterlage kann es also auch hierzulande im April oder Mai mitunter zu einer ungewöhnlich hohen Sonnenbrandgefahr kommen.

Über dem Nordpol gibt es derzeit teils 50% weniger Ozon als normal. © WMO