Ozonabbau über Nordpol verursacht Wetteranomalie
Forschende der ETH Zürich weisen nach: Die Zerst?rung des Ozons über der Arktis im Frühling verursacht auf der ganzen Nordhalbkugel abnormales Wetter. Vielerorts wird es überdurchschnittlich warm und trocken – oder zu nass.
Das Ozonloch über der Antarktis ist vielen ein Begriff. Weniger bekannt ist, dass gelegentlich auch über der Arktis das schützende Ozon in der Stratosph?re zerst?rt und die Ozonschicht ausgedünnt wird. Zuletzt so geschehen in den Frühlingsmonaten der Jahre 2011 und 2020.
Nach diesen beiden Ereignissen beobachteten Klimaforschende Wetteranomalien über der gesamten Nordhalbkugel. In Mittel- und Nordeuropa, Russland und vor allem in Sibirien war es in jenen Frühjahren ausserordentlich warm und trocken. In polaren Gebieten hingegen herrschten nasse Bedingungen vor. Diese Wetteranomalien waren 2020 besonders ausgepr?gt. Auch in der Schweiz war es in jenem Frühjahr besonders warm und trocken.
Ob zwischen der Ozonzerst?rung in der Stratosph?re und den beobachteten Wetteranomalien ein urs?chlicher Zusammenhang besteht, ist in der Klimaforschung umstritten. Eine Rolle spielt zudem der Polarwirbel in der Stratosph?re, der sich im Winter bildet und im Frühling zerf?llt. Wissenschaftler:innen, die das Ph?nomen bisher untersuchten, kamen zu widersprüchlichen Resultaten und unterschiedlichen Schlüssen.
Nun bringen die Doktorandin Marina Friedel und SNF Ambizione Fellow Gabriel Chiodo aus der Gruppe von Thomas Peter, Professor für Atmosph?renchemie an der ETH Zürich, in Zusammenarbeit mit der Universit?t Princeton und weiteren Universit?ten, Licht in die Sache.
Simulationen decken Zusammenhang auf
Um einen m?glichen urs?chlichen Zusammenhang aufzudecken, simulierten die Forschenden das Ph?nomen, indem sie den Ozonabbau in zwei unterschiedlichen Klimamodellen integrierten. Die meisten Klimamodelle berücksichtigen nur physikalische Faktoren, nicht aber Variationen des Ozongehalts der Stratosph?re, unter anderem deshalb, weil dies viel mehr Rechenkapazit?t ben?tigen würde.
Die neuen Berechnungen machen aber deutlich: Die Ursache für die in den Jahren 2011 und 2020 beobachteten Wetteranomalien auf der Nordhalbkugel ist mehrheitlich die Ozonzerst?rung über der Arktis. Die Simulationen, die die Forschenden mit den beiden Modellen durchführten, deckten sich weitgehend mit den Beobachtungsdaten aus den beiden Jahren sowie acht weiteren solchen Ereignissen, die zu Vergleichszwecken herangezogen wurden. War in den Modellen die Ozonzerst?rung jedoch ?ausgeschaltet?, liessen sich die Beobachtungen nicht reproduzieren.
?Aus wissenschaftlicher Sicht hat uns am meisten überrascht, dass die Modelle, die wir für die Simulationen verwendet haben, grundverschieden sind, aber ein ?hnliches Resultat ergaben?, sagt Mitautor Gabriel Chiodo, SNF Ambizione Fellow am Institut für Atmosph?re und Klima.
Mechanismus gekl?rt
Am Anfang des Ph?nomens, wie es die Forschenden nun untersucht haben, steht der Ozonabbau in der Stratosph?re. Damit Ozon dort abgebaut wird, müssen die Temperaturen in der Arktis sehr tief sein. ?Die Ozonzerst?rung l?uft nur dann ab, wenn es kalt genug und der Polarwirbel in der Stratosph?re, rund 30 bis 50 Kilometer über dem Erdboden, stark ist?, betont Friedel.
Normalerweise absorbiert Ozon die von der Sonne abgegebene UV-Strahlung und erw?rmt dadurch die Stratosph?re. Das tr?gt zum Zerfall des Polarwirbels im Frühjahr bei. Ist aber weniger Ozon vorhanden, kühlt sich die Stratosph?re ab und der Wirbel wird st?rker. Und das wirkt sich auf die Erdoberfl?che aus. ?Ein starker Polarwirbel erzeugt dann die beobachteten Oberfl?cheneffekte?, sagt Chiodo. Ozon tr?gt also wesentlich dazu bei, dass sich die Temperatur und die Zirkulation rund um den Nordpol ver?ndern.
Genauere Langfristprognosen m?glich
Die neuen Erkenntnisse k?nnten Klimaforschenden helfen, künftig genauere saisonale Wetter- und Klimaprognosen zu erstellen. So lassen sich die W?rme- und Temperatur?nderungen besser vorhersagen. ?Für die Landwirtschaft ist das wichtig?, betont Chiodo.
?Interessant wird sein, die künftige Entwicklung der Ozonschicht zu beobachten und zu modellieren?, sagt Friedel. Denn noch geht der Ozonabbau weiter, obwohl ozonzerst?rende Substanzen wie Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW) seit 1989 verboten sind. FCKW sind sehr langlebig und verweilen 50 bis 100 Jahre in der Atmosph?re. Sie entfalten ihr zerst?rerisches Potenzial auch Jahrzehnte, nachdem sie aus dem Verkehr gezogen wurden. ?Die FCKW-Konzentration sinkt jedoch stetig, und damit stellt sich die Frage, wie schnell sich die Ozonschicht erholt und wie sich dies auf das Klimasystem auswirkt?, sagt die Klimaforscherin.
Literaturhinweis
Friedel M, et al. Springtime arctic ozone depletion forces northern hemisphere climate anomalies. Nature Geoscience, 2022. DOI: externe Seite 10.1038/s41561-022-00974-7