Bremst Iod die Erholung der Ozonschicht? - wissenschaft.de
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Bremst Iod die Erholung der Ozonschicht?

Erdatmosphäre
Die Ozonschicht in der Stratosphäre schützt uns vor UV-Strahlung. (Bild: Elen11/ iStock)

Seit dem Verbot von Fluorchlorkohlenwasserstoffen (FCKW) erholt sich die Ozonschicht unseres Planeten langsam. Doch seltsamerweise hinkt ein Teil dieser wichtigen Schutzschicht dabei auffällig hinterher. Jetzt könnten Forscher den Grund für diese gebremst Regeneration gefunden haben: Ihre Messungen enthüllten einen erhöhten Transport von Iod in die obere Atmosphäre. Weil auch dieses Halogen ozonabbauend wirkt, bremst es offenbar die Regeneration der unteren Ozonschicht, wie die Wissenschaftler berichten. Das Paradoxe daran: Ausgerechnet die verstärkte Luftverschmutzung mit bodennahem Ozon könnte für den Effekt verantwortlich sein.

Die irdische Ozonschicht ist unser wichtigster Schutz vor schädlicher UV-Strahlung. Doch Emissionen chlorhaltiger Treibgase und anderer Halogenkohlenwasserstoffe haben dazu geführt, dass diese in der Stratosphäre liegende Schutzschicht dünn und löchrig geworden ist. Nachdem dies erkannt worden war, wurden im Jahr 1987 mit dem Montreal-Protokoll langlebige Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW) weltweit verboten – mit positivem Effekt. Denn seither hat sich die Ozonschicht messbar erholt und auch das Ozonloch über der Antarktis wird kleiner. Merkwürdig jedoch: „In der oberen Stratosphäre zeigt die Ozonschicht zwar Anzeichen für eine Regeneration, aber das Ozon in der unteren Stratosphäre nimmt aus unerklärlichen Gründen weiter ab“, berichtet Seniorautor Rainer Volkamer von der University of Colorado in Boulder. Eine mögliche Ursache könnte der illegale Ausstoß verbotener FCKWs wie Tetrachlormethan und Trichlorfluormethan sein, die in den letzten Jahren vor allem über China zunehmend registriert wurden.

Iod als Ozonkiller

Doch es gibt noch eine andere Erklärung, wie nun Volkamer und sein Team berichten. Sie haben untersucht, ob das Halogen Iod möglicherweise der Grund für den Abbau von Ozon in der unteren Stratosphäre sein könnte. „Schätzungen zufolge hat Iod ein 600 Mal stärkeres Zerstörungspotenzial für Ozon in der unteren Stratosphäre als Chlor“, berichten sie. Beide Halogene wirken als Katalysatoren, die bei Kälte und unter dem Einfluss von Sonnenlicht ozonabbauende Reaktionen fördern. Bisher allerdings war weitgehend unklar, wie viel Iod aus niedrigen Atmosphärenschichten bis in die Ozonschicht gelangt. „Wir wussten, dass es dort Iod geben muss, aber wir konnten es nicht genauer bestimmen – die Messinstrumente waren nicht präzise genug“, erklärt Erstautor Theodore Koenig von der University of Colorado. Das aber hat sich inzwischen geändert. Koenig und seine Kollegen haben bei mehreren Messflügen den Iodgehalt der unteren Stratosphäre mithilfe einer speziellen optischen Absorptions-Spektrometrie näher bestimmt.

Die Analysen ergaben, dass der Anteil des in die Stratosphäre transportierten Iods bei 0,77 Billionstel liegt – eine auf den ersten Blick extrem geringe Menge. Vergleichbar ist sie mit ein paar Flaschen Wasser verteilt im gesamtem jährlichen Wasserzufluss des Bodensees. Doch wegen der potenten ozonabbauenden Wirkung des Iods reicht schon diese Menge aus, um einen messbaren Effekt auf das stratosphärische Ozon zu haben, wie die Forscher mithilfe von Modellsimulationen ermittelten. „Die Wirkung reicht für etwa 1,5 bis zwei Prozent weniger Ozon“, erklärt Koenig. Dieser Effekt sei damit immerhin vier bis fünf Mal größer als der aller kurzlebigen Brom- und Chlorverbindungen in den letzten 20 Jahren.

Luftverschmutzung fördert Iodtransport in die Atmosphäre

„Das Spannende daran ist, dass diese vom Iod verursachten Veränderungen der Ozonwerte gerade hoch genug sind, um plausibel zu erklären, warum sich das Ozon in der unteren Stratosphäre nicht erholt“, sagt Volkamer. „Bisher hielt man dies für eine Folge veränderten Luftaustauschs zwischen Troposphäre und Stratosphäre. Unsere Messungen zeigen nun, dass es auch eine chemische Erklärung gibt.“ Das allerdings wirft die Frage auf, woher das ozonabbauende Iod stammt und wie es in die Stratosphäre gelangt. Paradoxerweise könnte dafür die Zunahme des bodennahen Ozons eine entscheidende Rolle spielen, wie die Forscher erklären. Dieses auch als Sommersmog bekannte Ozon entsteht, wenn Luftschadstoffe bei Sonnenlicht mit dem Luftsauerstoff reagieren. Gelangt das bodennahe Ozon über das Meer, reagiert es mit dem Meerwasser und kann das darin gelöste Iod in die Atmosphäre transportieren. Durch Luftströmungen gelangt dieses Iod dann teils als Gas und teils an Eispartikel gebunden dann auch in die untere Stratosphäre.

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Die Luftverschmutzung in Bodennähe hat demnach eine durchaus messbare Wirkung auch auf die Ozonschicht hoch über unseren Köpfen. „Das mindert nicht die Erfolgsgeschichte des Montreal-Protokolls, aber es ist dennoch wichtig“, betont Koenig. Denn das stratosphärische Ozon schützt uns nicht nur vor der UV-Strahlung der Sonne, die Ozonschicht spielt auch im Klimasystem der Erde eine Rolle. „Die vielfältigen und komplexen Klima-Feedbacks durch das anthropogen verstärkte Iod in der unteren Stratosphäre müssen daher weiter erforscht werden“, sagen die Forscher.

Quelle: Theodore Koenig (University of Colorado, Boulder) et al., Proceedings of the National Academy of Sciences, doi: 10.1073/pnas.1916828117

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