Envisat bestätigt die Rückkehr des polaren Ozonlochs

02.09.2004 - Seitdem das Ozonloch sich Mitte der 80er Jahre das erste Mal aufgetan hat, haben Satelliten seine Gestalt sowie sein Auftauchen jahrelang verfolgt und Wissenschaftler können mittlerweile recht gut vorhersagen, welche Umstände dazu führen, dass das Loch erscheint.

Das Ozonloch sollte sich innerhalb der nächsten Woche öffnen und im November oder Dezember wieder schließen, wenn höhere Temperaturen am Südpol ozonreiche Luft in die Region transportieren.

Die Stellen in dunklem Blau dieser Envisat- Ozon-Vorhersage zeigt den Anfang eines Ereignisses, dass unglücklicherweise jährlich wiederkehrt: das Öffnen des Ozonlochs über dem Südpol.

"Seitdem das Phänomen Mitte der 80er Jahre das erste Mal entdeckt wurde, haben Satelliten es beobachtet und aufgezeichnet," erklärt José Achache, ESA Director of Earth Observation Programmes. "ESA Satelliten haben die Ozonkonzentration in der Stratosphäre während der letzten 10 Jahre routinemäßig beobachtet."

"Und da Envisat's Beobachtungen an Atmosphärenmodelle angepasst werden, dienen sie als Basis für einen Ozon-Vorhersage-Service. Diese Modelle sagen voraus, dass sich das Ozonloch diese Woche im Öffnungsprozess befindet".

Envisat's Daten, die Anzeigen, dass das Ozonloch auftaucht, sind im Vergleich zum letzten Jahr 2 Wochen später dran, aber innerhalb einer ähnlichen Zeitzone, wenn man von Durchschnitt der letzten 10 Jahre ausgeht. Die präzise Zeit sowie die Ausdehnung des arktischen Ozonlochs werden durch regionale, meteorologische Schwankungen beeinflusst.

Das Ozonloch bleibt typischerweise bis November oder Dezember bestehen, wenn steigende Temperaturen die Winde am Südpol abschwächen, und Ozon arme Luft innerhalb der Turbulenzen mit Ozon reicher Luft aus den äußeren Bereichen gemischt wird.

Das Ozonloch des Jahres 2002 war eine Ausnahme von dieser Regel, als im späten September eine Verlangsamung der Turbulenzen am Pol dafür sorgte, dass sich das Loch in zwei aufteilte und früh wieder verschwand. Envisat's Vorgängermission, ERS-2, zeichnete diesen Prozess auf.

"Envisat hat ein Instrument, dass Scanning Imaging Absorption Spectrometer for Atmospheric Cartography (SCIAMACHY) genannt wird, und auf einem früheren Instrument an Bord des ERS-2 basiert, dass Global Ozone Monitoring Experiment (GOME) genannt wird," sagt Henk Eskes of the Royal Netherlands Meteorological Institute (KNMI). "Diese beiden Instrumente geben uns einen kombinierten Satz von Daten, der sich über die letzten 10 Jahre erstreckt, denen Envisat täglich neue Daten aus seinen Beobachtungen hinzufügt.

"Diese Datensätze geben uns eine gute Basis um Langzeittrends in der Ozonschicht zu identifizieren. Ob sich die Ozonschicht anfängt zu erholen ist ein heiß debattiertes Thema zur Zeit."

Die Ozonschicht in der Stratosphäre schützt das Leben auf der Erde vor gefährlicher Ultravioletter (UV) Strahlung. Die Ausdünnung des Ozons, die hier vorgestellt wird, wird definitiv durch Stoffe, wie Chlor, durch von Menschen produzierte Chlor-Flour-Kohlenwasserstoffen (FCKWs), in der Atmosphäre ausgelöst.

Mittlerweile durch das "Montreal Protocol" verboten, wurden FCKWs einst weit verbreitet in Sprühdosen und Kühlschränken genutzt. Die FCKWs selber sind chemisch inert, aber die ultraviolette Strahlung in der Atmosphäre teilt sie in ihre Grundstoffe, die in Verbindung mit Ozon hoch reaktiv sein können.

Nur weil sie jetzt verboten sind, heißt das nicht, dass diese lang lebenden Chemikalien aus der Luft verschwunden sind und Wissenschaftler erwarten, dass das jährliche Ozonloch über dem Südpol noch für viele Jahre auftreten wird.

Während des Winters auf der südlichen Hemisphäre ist die atmosphärische Masse über dem antarktischen Kontinent vom Austausch mit Luft aus mittleren Höhenlagen, durch die so genannten polaren Turbulenzen, abgeschnitten. Dies führt zu sehr niedrigen Temperaturen und in der Kälte sowie der andauernden Dunkelheit in dieser Jahreszeit, werden polare Stratosphärenwolken gebildet, die Chlor beinhalten.

Wenn der polare Frühling beginnt, führt die Kombination vom zurückkehrenden Sonnenlicht in Gegenwart von polaren Stratosphärenwolken zu einer Teilung des Chlors in Radikale, die in Verbindung mit Ozon hochreaktiv sind, und das Ozon in einfachen Sauerstoff aufbrechen. Ein einziges Molekül Chlor hat das potenzial tausende von Ozonmolekülen aufzubrechen.

ESA's Envisat mit seinen 10 Instrumenten hat drei Instrumente um Messungen an der Atmosphäre vorzunehmen; die Ergebnisse hier stammen von SCIAMACHY, das die globale Verteilung von Ozon und anderen Gasen, sowie Aerosole und Wolken abdeckt.

KNMI verarbeitet SCIAMACHY Daten annähernd in Echtzeit und liefert damit eine Vasis für den operativen Ozon-Vorhersage-Dienst. Dies ist Teil eines Paketes von atmosphärischen Informationsdiensten, die durch ein Projekt namens TEMIS (Tropospheric Emission Monitoring Internet Service) bereitgestellt werden, das auch UV Strahlung aufzeichnet und vorhersagt.

TEMIS wird von der ESA als Teil des "Agency's Data User Programme" unterstützt, das dazu gedacht ist "Erdüberwachungsdienste" für bestimmte Anwendergruppen zur Verfügung zu stellen.

Die TEMIS Ozon Vorhersage für die Atmosphäre hier, gibt das atmosphärische Ozon in "Dobson Units" (DUs) an, was für eine totale Dicke des Ozons in einem bestimmten vertikalen Volumen steht, wenn dieses in einer einzelnen Platte, bei Standardtemperatur und Standarddruck, konzentriert wäre -- 400 DUs wären zum Beispiel äquivalent zu einer Dicke von 4 Millimetern.

Envisats Ergebnisse werden aufgedeckt

Gestartet im März 2002 ist ESA's Envisat Satellit ein sehr mächtiges Instrument um den Zustand unserer Erde und den menschlichen Einfluss auf sie, zu beobachten. Envisat trägt 10 hoch entwickelte Optische- und Radarinstrumente um die Erdatmosphäre, die Erdoberfläche, die Ozeane und die Polarkappen zu beobachten und eine Fortführung der 1991 gestarteten ERS Missionen zu bieten.

Nach 2.5 Jahren im Orbit, bereiten sich mehr als 700 Wissenschaftler aus 50 Ländern auf ein spezielles Symposium in Salzburg in Österreich vor, um die frühen Resultate zu diskutieren und eigene Forschungsarbeiten, die auf Envisat Daten beruhen, zu präsentieren.

Am nächsten Montag wird das Envisat Symposium fast alle Bereiche der Geowissenschaften ansprechen, was Chemie der Atmosphäre, Küstenstudien, Radar und Interferometrie, Winde und Wellen, Vegetation und Landwirtschaft, Erdrutsche, natürliche Risiken, Luftverschmutzung, Meeresfarbe, Ölteppiche und Eis, beinhaltet.

Es gibt mehr als 650 Vorträge auf dem Symposium. Die Präsentationen beinhalten unter anderem die Waldbrände des letzten Jahres in Portugal, die Überflutung der Elbe im Jahr 2002, die Entwicklung des antarktischen Ozonlochs, das Ban Erdbeben und Verschmutzung in Europa.

Zahlreiche Demonstrationen sind während der Woche im Ausstellungsbereich der ESA geplant.

Autor: Frank Erhardt