Der stratosphärische Polarwirbel kann im Winterhalbjahr direkten Einfluss auf das Wettergeschehen in den mittleren Breiten haben. Heuer präsentiert sich der Polarwirbel seit Jahresbeginn außergewöhnlich stark, was in Europa eine anhaltende Westlage zur Folge hat. Der Polarwirbel hat allerdings auch Auswirkungen auf die Chemie der Atmosphäre, insbesondere auf die Ozonkonzentration. Diese Wechselwirkungen kann man meist besonders gut über der Antarktis beobachten, so dürfte der Begriff Ozonloch jedem bekannt sein.
Verkehrte Welt
Sowohl in der Antarktis als auch in der Arktis hatte der Polarwirbel im vergangenen Winter ein ungewöhnliches Verhalten: Über der Antarktis gab es im September 2019, also im dortigen Spätwinter, eine plötzliche Stratosphärenerwärmung. Die daraus resultierenden, ungewöhnlich hohen Temperaturen in der Stratosphäre haben den Ozonabbau deutlich verlangsamt, weshalb das Ozonloch über der Antarktis im 2019 so klein wie zuletzt in den 1980er Jahren war. Knapp ein halbes Jahr später passiert über der Arktis nun das Gegenteil: Ein außergewöhnlich stark ausgeprägter Polarwirbel hat in den vergangenen Tagen nämlich zur Entstehung eines Ozonlochs beigetragen.
Ozonloch
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 Temperaturen wieder ansteigen und die PSCs verdampfen, wird der Ozonabbau gedämpft.
Ground-based and satellite total column ozone measurements indicate that we are experiencing an Arctic ozone hole – a consequence of the record-cold and strong Arctic polar vortex: https://t.co/13wVQOZ0iY @VitaliFioletov pic.twitter.com/pO8Twk7Rpj
— Ryan Stauffer (@ryans_wx) March 3, 2020
Normalerweise kommt es selten vor, dass in der Arktis solch niedrige Temperaturen auftreten, in der Antarktis dagegen häufig – deswegen finden diese Vorgänge meist in der Antarktis statt. Es handelt sich heuer allerdings um eine außergewöhnliche Situation, welche in diesem Ausmaß keinesfalls jedes Jahr zu erwarten ist.
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 Gesamtozongehalt im Kern des Polarwirbels teils unter 200 DU, also 50% tiefer als normal. Vorerst bleibt dieses Ozonloch innerhalb des Polarwirbels im hohen Norden, im Frühling löst sich der Polarwirbel allerdings auf und die Reste des Ozonlochs können die mittleren Breiten erreichen. Je nach Großwetterlage kann es auch in Mitteleuropa mitunter zu einer ungewöhnlich hohen Sonnenbrandgefahr im Frühjahr kommen.
Titelbild © Env. and Climate Change Canada