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Mein Beitrag zum Internet - mbzi.de

Das Ozonloch

Das Ozonloch wurde in meiner Kindheit entdeckt und war das erste globale Umweltproblem, von dem ich gehört habe. "Wir werden alle sterben" war damals meine feste Überzeugung - und ich hatte recht, auch wenn das Ozonloch vermutlich bei den meisten von uns nicht der Grund ist :-) Tatsächlich hat sich das Ozonloch in den letzten Jahren etwas geschlossen und die Zeit wird vermutlich zeigen, dass wir dieses globale Umweltproblem als vielleicht einziges tatsächlich gelöst haben. Trotz der abnehmenden Bedeutung will ich im Folgenden beschreiben, was das Ozonloch eigentlich ist.

Die Ozonschicht

Um die Frage was eigentlich das Ozonloch ist zu beantworten, muss man zunächst wissen, was eigentlich die Ozonschicht ist.

Aufbau der Atmosphäre

Die Atmosphäre wird mehr oder weniger willkürlich in mehrere Schichten eingeteilt. Die bodennahe Schicht, in der sich der größte Teil des Wetters abspielt, wird Troposphäre genannt. Sie reicht an den Polen bis in etwa 9 km und am Äquator bis in etwa 17 km Höhe.Darüber folgt die Stratosphäre, die bis in etwa 50 km reicht. Der Übergang zwischen diesen beiden Schichten wird Tropopause genannt. Die Schicht zwischen 50 und 90 km Höhe wird Mesosphäre genannt und der Übergang zwischen Stratosphäre und Mesosphäre heißt Stratopause. Die Mesosphäre geht in etwa 90 km Höhe in die letzte Schicht, die Thermosphäre, über. Die Übergangsschicht heißt Mesopause. Alles klar? Diese Namen sind total wichtig :-)

Schematische Darstellung des Aufbaus der Atmosphäre..
Schematischer Aufbau der Atmosphäre (nicht maßstabsgetreu)

Diese Einteilung der Atmosphäre richtet sich nach der Temperatur, die in den jeweiligen Schichten im Durchschnitt herrscht. In der untersten Schicht der Atmosphäre verringert sich die Temperatur vom Erdboden bis zur Tropopause stetig bis auf etwa -50 °C. In der Stratosphäre steigt die Temperatur dann kontinuierlich wieder an, um an der Stratopause mit etwa 0 °C ihren Maximalwert zu erreichen. Von da an fällt die Temperatur mit steigender Höhe wieder kontinuierlich ab um an der Mesopause den Minimalwert von etwa -90 °C zu erreichen. Von hier aus steigt die Temperatur wieder kontinuierlich an, um in etwa 100 km mehrere 100 °C zu erreichen. Diese hohe Temperatur hat jedoch nichts mit der gefühlten Temperatur zu tun. Da die Atmosphäre in dieser Höhe so dünn ist, ist die Angabe einer "konventionellen" Temperatur eigentlich nicht so richtig sinnvoll. Die hohe Temperatur ergibt sich aus der sehr hohen mittleren Energie der wenigen dort noch vorhandenen Moleküle.

Was ist die Ozonschicht

Die Ozonschicht ist nun keineswegs eine wirkliche Hülle, wie beispielsweise die Schale eines Apfels. Sie ist lediglich eine Schicht in der Stratosphäre in der die Konzentration an Ozon gegenüber den anderen Schichten erhöht ist. In einer Höhe zwischen 15 und 25 km findet man Ozon in einer Konzentration von bis zu 27 Gewichtsprozent. Ozon wird in dieser Höhe durch UV-Strahlung aus Sauerstoff gebildet. Das so gebildete Ozon absorbiert anschließend die UV-Strahlung der Sonne und wandelt sie in Wärme um. Auf diese Weise verhindert die Ozonschicht, dass UV-Strahlung die Erde erreicht.

Die Bedeutung der Ozonschicht

Die Ozonschicht hält die von der Sonne ausgesandte UV-Strahlung von der Erdoberfläche fern. Die Bildung der Ozonschicht war deshalb Grundvorraussetzung für das Leben auf der Erdoberfläche außerhalb des Wassers. Da UV-Strahlung sehr energiereiche Strahlung ist, kann durch sie organisches Material zerstört werden. UV-Strahlung ist in der Lage aus organischen Verbindungen sehr reaktive Radikale zu erzeugen, die dann beim Menschen beispielsweise Krebs auslösen können. Ohne die Ozonschicht wäre ein Leben so wie wir es heute kennen auf der Oberfläche der Erde nicht nur für Menschen, sondern auch für Tiere und Pflanzen, nicht möglich.

Das Ozonloch

Was ist das?

Unter dem Ozonloch ist nun nicht etwa ein wirkliches Loch in der Ozonschicht zu verstehen, wie man etwa ein Loch in die Schale eines Apfels schneiden kann, sondern eine Verringerung der Ozon-Konzentration in der Stratosphäre. Beim Unterschreiten einer gewissen Mindestkonzentration an Ozon spricht man von einem Ozonloch, obwohl natürlich noch immer eine erhebliche Menge Ozon vorhanden ist. Trotzdem ist diese Verringerung der Ozon-Konzentration kritisch, denn weniger Ozon hält auch weniger UV-Strahlung von der Erdoberfläche ab. Deshalb ist beispielsweise das Hautkrebsrisiko durch das Ozonloch erheblich gestiegen.

Wie entsteht das Ozonloch?

Verantwortlich für die Verringerung der Ozon-Konzentration sind vor allem sogenannte FCKW's. FCKW ist eine Abkürzung für Fluor-Chlor-Kohlen-Wasserstoff . FCKWs wurde lange Zeit als Treibgase in Spraydosen, zum Aufschäumen von Schaumstoffen und Styropor und als Kühlmittel in Kühlschränken verwendet. Da sie weder brennbar sind noch irgendwelche Reaktionen mit dem Inhalt der Spraydose bzw. dem Kunststoff eingehen, waren sie für diese Anwendungen sehr gut geeignet. Heute dürfen FCKWs nur noch unter erheblichen Auflagen eingesetzt werden. Es muss sicher gestellt werden, dass nichts in die Atmosphäre entweicht und es darf keine Alternativen geben, die den gleichen Zweck erfüllen könnten.

Neben FCKWs besitzen auch noch einige andere Substanzen das Potenzial die Ozonschicht zu zerstören, denn entscheidend hierfür ist lediglich der Chlor-Kohlenstoff-Teil. Diese anderen Substanzen erreichen aber in der Regel nicht die Stratosphäre, entweder, weil sie zu instabil sind und nicht lange genug in der Atmosphäre verweilen, um diese Höhen zu erreichen, oder weil sie schlicht zu schwer verdampfen und sich deshalb fast überhaupt nicht in der Atmosphäre verteilen. Da allerdings die Lebensdauer der FCKW's sehr groß ist, kann es durchaus noch etliche Jahre dauern, bis das Ozonloch wieder geschlossen ist. Im Winter 2002/2003 wurde zum ersten Mal eine Verkleinerung des Ozonloches über dem Südpol beobachtet.

Der Abbau von Ozon durch FCKWs lässt sich stark vereinfacht folgendermaßen erklären: In der Stratosphäre bildet sich durch die energiereiche UV-Strahlung Ozon. Diese UV-Strahlung ist aber auch in der Lage FCKWs in ein Chlor-Radikal und ein "FKW"-Radikal zu spalten. Die gebildeten Chlorradikale reagieren mit Ozon zu Chlormonoxid und Sauerstoff, d.h. sie bauen Ozon zu Sauerstoff ab. Noch schlimmer aber ist, dass Chlormonoxid nicht stabil ist, sondern mit freien Sauerstoffatomen zu Sauerstoff und einem Chlor-Radikal reagiert, dass nun erneut ein Ozon-Molekül zerstören kann und die Reaktionskette beginnt wieder von vorne. Unter ungünstigen Bedingungen kann so ein einziges Chlor-Radikal bis zu 10000 Ozon-Moleküle abbauen.

Neben FCKWs tragen auch in der Ozonschicht fliegende Flugzeuge durch die ausgestossenen Stickoxide zum Abbau des Ozons bei, allerdings ist ihr Einfluss global gesehen wohl eher gering, zumal konventionelle Verkehrsflugzeuge Flugzeuge nicht in solchen Höhen unterwegs sind.