NASA projections of stratospheric ozone concentrations if chlorofluorocarbons had not been banned.
The ozone layer can be depleted by free radical catalysts, including nitric oxide (NO), nitrous oxide (N2O), hydroxyl (OH), atomic chlorine (Cl), and atomic bromine (Br)., Während es für alle diese Arten natürliche Quellen gibt, haben die Konzentrationen von Chlor und Brom in den letzten Jahrzehnten aufgrund der Freisetzung großer Mengen künstlicher Organohalogenverbindungen, insbesondere Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW) und Bromofluorkohlenwasserstoffe, deutlich zugenommen. Diese hochstabilen Verbindungen sind in der Lage, den Aufstieg in die Stratosphäre zu überleben, wo Cl-und Br-Radikale durch die Einwirkung von ultraviolettem Licht freigesetzt werden. Jedes Radikal kann dann eine Kettenreaktion auslösen und katalysieren, die in der Lage ist, über 100.000 Ozonmoleküle abzubauen., Bis 2009 war Lachgas die größte ozonabbauende Substanz (ODS), die durch menschliche Aktivitäten emittiert wurde.
Die vom Satelliten gemessenen atmosphärischen Ozonwerte zeigen deutliche saisonale Schwankungen und scheinen ihren Rückgang im Laufe der Zeit zu überprüfen.
Der Abbau von Ozon in der Stratosphäre führt zu einer verringerten Absorption von ultravioletter Strahlung. Folglich kann nicht absorbierte und gefährliche ultraviolette Strahlung mit höherer Intensität die Erdoberfläche erreichen., Die Ozonwerte sind seit Ende der 1970er Jahre im weltweiten Durchschnitt um etwa 4 Prozent gesunken. Für etwa 5 Prozent der Erdoberfläche, am Nord-und Südpol, sind deutlich größere saisonale Rückgänge zu verzeichnen und werden als „Ozonlöcher“bezeichnet. Die Entdeckung des jährlichen Ozonabbaus über der Antarktis wurde erstmals von Joe Farman, Brian Gardiner und Jonathan Shanklin in einem Papier angekündigt, das am 16.,
Verordnung
Um erfolgreiche Regulierungsversuche zu unterstützen, wurde der Ozonfall Laien „mit leicht verständlichen Brückenmetaphern aus der Populärkultur“ und im Zusammenhang mit „unmittelbaren Risiken mit alltäglicher Relevanz“mitgeteilt. Die in der Diskussion verwendeten spezifischen Metaphern (Ozonschild, Ozonloch) erwiesen sich als sehr nützlich, und im Vergleich zum globalen Klimawandel wurde der Ozonfall viel mehr als „heißes Thema“ und drohendes Risiko angesehen., Laien waren vorsichtig über eine Erschöpfung der Ozonschicht und die Risiken von Hautkrebs.
1978 haben die Vereinigten Staaten, Kanada und Norwegen FCKW-haltige Aerosolsprays verboten, die die Ozonschicht schädigen. Die Europäische Gemeinschaft lehnte einen entsprechenden Vorschlag ab. In den USA wurden Fluorchlorkohlenwasserstoffe bis nach der Entdeckung des antarktischen Ozonlochs im Jahr 1985 weiterhin in anderen Anwendungen wie Kühlung und Industriereinigung eingesetzt., Nach Aushandlung eines internationalen Vertrags (Montrealer Protokoll) wurde die FCKW-Produktion 1986 mit langfristigen Reduktionsverpflichtungen begrenzt. Dies ermöglichte eine zehnjährige Phase-in für Entwicklungsländer (gemäß Artikel 5 des Protokolls). Seit dieser Zeit wurde der Vertrag geändert, um die FCKW-Produktion nach 1995 in den Industrieländern und später in Entwicklungsländern zu verbieten. Heute haben alle 197 Länder der Welt den Vertrag unterzeichnet. Ab dem 1. Januar 1996 waren nur noch recycelte und auf Lager befindliche FCKW für den Einsatz in Industrieländern wie den USA verfügbar., Diese Produktionsphase war aufgrund der Bemühungen möglich, sicherzustellen, dass es für alle ODS-Anwendungen Ersatzchemikalien und-technologien geben würde.
Am 2. August 2003 gaben Wissenschaftler bekannt, dass sich der globale Abbau der Ozonschicht aufgrund der internationalen Regulierung ozonabbauender Substanzen verlangsamen könnte. In einer von der American Geophysical Union organisierten Studie bestätigten drei Satelliten und drei Bodenstationen, dass sich die Ozonabbaurate in der oberen Atmosphäre im letzten Jahrzehnt erheblich verlangsamte., Es ist zu erwarten, dass ein gewisser Zusammenbruch aufgrund von ODSs, die von Nationen verwendet werden, die sie nicht verboten haben, und aufgrund von Gasen, die sich bereits in der Stratosphäre befinden, anhält. Einige ODSs, einschließlich FCKW, haben eine sehr lange atmosphärische Lebensdauer von 50 bis über 100 Jahren. Es wurde geschätzt, dass sich die Ozonschicht gegen Mitte des 21. Ein allmählicher Trend zur „Heilung“ wurde 2016 gemeldet.
Verbindungen, die C–H-Bindungen enthalten (z. B. Fluorchlorkohlenwasserstoffe oder FCKW), wurden entwickelt, um FCKW in bestimmten Anwendungen zu ersetzen., Diese Ersatzverbindungen sind reaktiver und überleben weniger lange genug in der Atmosphäre, um die Stratosphäre zu erreichen, wo sie die Ozonschicht beeinflussen könnten. Obwohl FCKW weniger schädlich sind als FCKW, können sich FCKW negativ auf die Ozonschicht auswirken und werden daher ebenfalls auslaufen. Diese wiederum werden durch Fluorkohlenwasserstoffe (HFKW) und andere Verbindungen ersetzt, die stratosphärisches Ozon überhaupt nicht zerstören.
Die Restwirkung von FCKW, die sich in der Atmosphäre ansammeln, führt zu einem Konzentrationsgradienten zwischen Atmosphäre und Ozean., Diese Organohalogenverbindung kann sich in den Oberflächengewässern des Ozeans auflösen und als zeitabhängiger Tracer wirken. Dieser Tracer hilft Wissenschaftlern, die Ozeanzirkulation zu untersuchen, indem er biologische, physikalische und chemische Wege verfolgt
Implikationen für die Astronomie
Da Ozon in der Atmosphäre verhindert, dass die energetischste ultraviolette Strahlung die Erdoberfläche erreicht, müssen astronomische Daten in diesen Wellenlängen von Satelliten gesammelt werden, die über der Atmosphäre und der Ozonschicht kreisen., Das meiste Licht von jungen heißen Sternen befindet sich im ultravioletten Bereich, und daher ist das Studium dieser Wellenlängen wichtig, um die Ursprünge von Galaxien zu untersuchen. Der Galaxy Evolution Explorer, GALEX, ist ein ultraviolettes Weltraumteleskop, das am 28.
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Dieses GALEXBILD des Cygnusschleifennebels hätte nicht von der Erdoberfläche genommen werden können, da die Ozonschicht die vom Nebel emittierte ultraviolette Strahlung blockiert.