Im März 2020 zeigten Satellitenmessungen der Ozonschicht in der Arktis erschreckend niedrige Werte. Experten zufolge waren dies nicht gerade Ozonlöcher, die im Frühherbst auftreten, aber die Schichtdicke ist viel geringer als normal. Zudem beobachten Experten seit zwei Jahren eine Abnahme der Ozonschicht. Was ist der Grund dafür? Wie Wissenschaftler vermuten, hängt der Ozonabbau indirekt mit der Klimaerwärmung zusammen. Lassen Sie mich daran erinnern, dass in den letzten zwei Jahren infolge der globalen Erwärmung Rekordbrände in Sibirien und anderen Teilen der Erde registriert wurden. So wurden beispielsweise nach dem „Schwarzen Sommer“ in Australien mehr als 1 Million Tonnen Rauch in die Stratosphäre freigesetzt. Experten zufolge kann der Klimawandel unerwartete Auswirkungen auf die Chemie der Atmosphäre haben. Rauch von immer heftiger werdenden Waldbränden dringt in die Stratosphäre ein und zerstört möglicherweise die Ozonschicht. Es stimmt, diese Annahme hat bisher keine Beweise, jedoch wurde eine gewisse Beziehung zwischen diesen Prozessen festgestellt.
Wissenschaftler haben herausgefunden, dass die Atmosphäre die Ozonschicht in Rekordgeschwindigkeit schrumpft
Rauch von Waldbränden sammelt sich in der Stratosphäre an
Vor zwei Jahren beleuchtete die im eisigen Eis der Arktis eingefrorene Besatzung des deutschen Eisbrechers Polarstern mit einem grünen Laser den Nachthimmel. Das reflektierte Licht des Strahls sollte den Forschern helfen, eisige Winterwolken zu untersuchen. Aber stattdessen entdeckte der Strahl etwas Unerwartetes: In einer Höhe von mehr als 7 Kilometern befand sich eine mehrere Kilometer dicke Schicht unbekannter Teilchen. Forscher kamen später zu dem Schluss, dass der Dunst von den riesigen Waldbränden gebildet wurde, die in diesem Sommer über Sibirien hinwegfegten.
Zuvor habe ich darüber gesprochen, dass Wissenschaftler den Niederschlag von Ruß in der Arktis auf dem Meereis bemerkt haben, der in der Folge zu dessen Erwärmung und Schmelzen führen kann. Dementsprechend wird dies zu einem Klimawandel in der Region führen. Jetzt sprechen wir über eine weitere Folge von Waldbränden, über die ein internationales Wissenschaftlerteam in ihrer Studie berichtet, die in der Publikation Atmospheric Chemistry and Physics veröffentlicht wurde.
Vermutlich tötet die Ozonschicht den Rauch von Waldbränden
„Bis vor kurzem wurde Rauch im Hinblick auf die globale Auswirkung nicht berücksichtigt … Jetzt wird dies zu einer der neuen Grenzen für die Menschheit “, sagt Katherine Wilka, Stratosphären-Chemikerin an der Stanford University.
Seit Ende der 1970er Jahre sind Satelliten in der Lage, aus dem Weltraum deutlich sichtbare Rauchpartikel aufzuspüren, da sie starke Absorber ultravioletter Strahlung sind, stellen Wissenschaftler fest. Bis 2017 registrierten sie jedoch keine nennenswerten Rauchentwicklungen in der Stratosphäre. Das Rauchereignis in der Arktis beschäftigt Experten besonders. Bisher ging man davon aus, dass die Arktis wirklich sauber sein wird.
Feuer oder Vulkan – wie Rauch in die Stratosphäre über der Arktis eindrang
Über der Arktis gibt es keine Gewitter, die Schadstoffe in die Stratosphäre tragen können. Immer wenn in Sibirien Brände ausbrachen, wurde es von einer Hitzewelle und einem Hochdrucksystem erfasst, das die Aufwinde unterdrückte. Daher bleibt es den Wissenschaftlern ein Rätsel, wie der Rauch in die Stratosphäre gelangte.
Laut einer der Versionen fanden Wissenschaftler Spuren eines Vulkanausbruchs auf Kamtschatka in der Atmosphäre
Einer Version zufolge könnte der sogenannte „Selbstaufstieg“ stattgefunden haben. Dieses Modell geht davon aus, dass die dunklen Rauchpartikel das Sonnenlicht so effizient absorbieren, dass sie die Luft um sie herum schnell aufheizen und den Rauch aufsteigen lassen. Als Ergebnis dieses Prozesses könnte Rauch 10 Kilometer über dem Boden aufsteigen und dann durch Winde in die untere arktische Stratosphäre getragen werden.
Laut den Autoren der Arbeit hat sich diese Theorie bestätigt. Während der Passagen über die sibirischen Brände zeichneten der Lasersatellit Cloud-Aerosol Lidar der NASA und der Infrarotsatellit Pathfinder Satellite Observation (CALIPSO) Rauchwolken auf, die in eine Höhe von 4 bis 10 Kilometern aufstiegen. Allerdings sind nicht alle Wissenschaftler mit dieser Theorie einverstanden. Michael Fromm, ein Forscher am US Naval Research Laboratory, glaubt zum Beispiel, dass ohne zusätzliche Beschleunigung durch einen Feuersturm es unwahrscheinlich ist, dass Rauch die Tropopause durchdringt, die Grenze, die die Stratosphäre isoliert.
Laut Michael Fromm sind die über der Arktis aufgezeichneten Partikel eingefangene Sulfataerosole von Raikoke, einem Vulkan südwestlich der Halbinsel Kamtschatka, der 2019 Gas und Asche in die Stratosphäre beförderte. Er weist darauf hin, dass der Satellit Rauch nicht von Sulfaten unterscheiden kann.
Die Ausdünnung der Ozonschicht kann in mittleren Breiten zu starker Sonneneinstrahlung führen
Dennoch argumentieren die Autoren der Arbeit, dass das verbesserte Lidar die Absorption und Reflexion von Licht bei zwei verschiedenen Wellenlängen misst, Rauch eindeutig erkennt von Waldbränden. Er nahm den gleichen Rauch bei Bränden in Australien auf. Das Team stellt außerdem fest, dass der Satellit Sulfatpartikel von Rycock sieht, die in noch größerer Höhe eine dünne Schicht in der Stratosphäre bilden.
Wie Rauch die Ozonschicht der Atmosphäre zerstört
Wie Chemiker anmerken, dringt Rauch in die Stratosphäre ein, kann mit Chlor reagieren, das aufgrund von Fluorchlorkohlenwasserstoffen und anderen Schadstoffen immer noch in der Stratosphäre verbleibt, obwohl sie vor einigen Jahrzehnten verboten wurden. Als Ergebnis der Reaktion entstehen freie Chlorradikale, die Ozon korrodieren.
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In Darüber hinaus kann Rauch auf diese Weise das Tor der stratosphärischen Winde stärken, das als Polarwirbel bezeichnet wird. Dies führt zu einer beschleunigten Abkühlung der Pole und einem beschleunigten Ozonabbau. Wissenschaftler stellen fest, dass die Auswirkungen von stratosphärischem Rauch nicht unbedingt auf die Pole beschränkt sind.
Wenn sich Waldbrände ausbreiten, kann Rauch das Ozon über den mittleren Breiten reduzieren, wo der Großteil der Weltbevölkerung lebt. Ähnliches geschah bereits beim Ausbruch des Vulkans auf dem Berg Pinatubo im Jahr 1991. Abschließend möchte ich Sie daran erinnern, dass dieses Jahr eines der größten Ozonlöcher in der gesamten Beobachtungsgeschichte aufgezeichnet wurde.