Ozonschicht

Wie die Ozonschicht die Erde schützt

Die Hauptfunktion der Ozonschicht ist die Absorption der schädlichen ultravioletten (UV-) Strahlung der Sonne, insbesondere der energiereichsten und schädlichsten Arten, die als UV-B und UV-C bekannt sind.

• Die UV-C-Strahlung ist am gefährlichsten, wird aber von Sauerstoff (O₂) und Ozon (O₃) in der Stratosphäre vollständig absorbiert.
• UV-B-Strahlung ist die Hauptursache für Sonnenbrand und kann zu Hautkrebs und Katarakten führen. Der größte Teil der Strahlung wird von der Ozonschicht absorbiert, aber ein kleiner Teil erreicht immer noch die Oberfläche. Ohne die Ozonschicht wären die UV-B-Werte so hoch, dass sie für die meisten Lebewesen auf der Erde tödlich wären.

Diese Schutzfunktion ist das Ergebnis des Ozon-Sauerstoff-Zyklus, eines kontinuierlichen Prozesses, bei dem das ultraviolette Licht der Sonne Sauerstoffmoleküle (O₂) in einzelne Sauerstoffatome spaltet. 

Diese freien Atome verbinden sich dann mit anderen O₂-Molekülen und bilden Ozon (O₃). Wenn Ozon ultraviolette Strahlung absorbiert, bricht es wieder auseinander, so dass der Kreislauf sowohl Ozon erzeugt als auch die schädlichste ultraviolette Strahlung aus dem Sonnenlicht entfernt.

Gutes Ozon vs. schlechtes Ozon

Es ist wichtig, Ozon nach Standort zu unterscheiden:

• Gutes Ozon: Das Ozon in der Stratosphäre (die Ozonschicht) schützt das Leben, indem es die ultraviolette Strahlung absorbiert.
  
• Schlechtes Ozon: Ozon in der Nähe der Erdoberfläche, in der Troposphäre, ist ein schädlicher Luftschadstoff und ein Hauptbestandteil des photochemischen Smogs; es kann beim Menschen Atemprobleme verursachen und Pflanzen schädigen.
  

Ozonabbau und -wiederherstellung

Ende des 20. Jahrhunderts entdeckten Wissenschaftler, dass bestimmte vom Menschen hergestellte Chemikalien - vor allem Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW) - die Ozonschicht zerstören. 

Wenn FCKW in die Stratosphäre gelangen, setzen sie Chlor- und Bromatome frei, die als Katalysatoren die Ozonmoleküle zerstören; ein einziges Chloratom kann über 100.000 Ozonmoleküle zerstören. Dies führte zu einer starken Ausdünnung der Ozonschicht und dem saisonalen "Ozonloch" über der Antarktis.

Als Reaktion darauf verabschiedete die internationale Gemeinschaft 1987 das Montrealer Protokoll, ein bahnbrechendes Abkommen zur schrittweisen Einstellung der Produktion und Verwendung von ozonabbauenden Stoffen. Das Montrealer Protokoll gilt weithin als eines der erfolgreichsten internationalen Umweltabkommen. 

Seit der Verabschiedung des Abkommens ist die Konzentration vieler ozonabbauender Stoffe in der Atmosphäre zurückgegangen, und die Ozonschicht hat sich langsam erholt. Wissenschaftler gehen davon aus, dass sich die Ozonschicht bis Mitte dieses Jahrhunderts wieder auf den Stand von vor 1980 erholen könnte, sofern das Abkommen weiterhin eingehalten und andere Gefahren unter Kontrolle gehalten werden.

Ist die Ozonschicht immer noch in Gefahr?

Die Ozonschicht gilt nicht als unmittelbar vom Zusammenbruch bedroht, aber die Erholung ist nach wie vor fragil und dauert an. Die Hauptursache für den Abbau der Ozonschicht - FCKW - wurde im Rahmen des Montrealer Protokolls weitgehend beseitigt, was eine allmähliche Heilung ermöglicht hat. 

Eine vollständige Erholung hängt jedoch davon ab, dass sich die Weltgemeinschaft weiterhin an den Vertrag hält und andere potenzielle Gefahren überwacht. Der Klimawandel kann das Ozon durch Veränderungen der Temperaturen und der Zirkulation indirekt beeinflussen, und die Freisetzung anderer ozonschädigender Chemikalien würde ebenfalls neue Risiken mit sich bringen. Ständige Wachsamkeit und wissenschaftliche Überwachung sind daher unerlässlich.

Wozu dient die Ozonschicht?

Die Hauptaufgabe der Ozonschicht besteht darin, die schädliche ultraviolette Strahlung der Sonne zu absorbieren und herauszufiltern. Sie ist besonders wirksam bei der Blockierung von UV-B- und UV-C-Strahlung, den energiereichsten und schädlichsten Formen:

• Die UV-C-Strahlung wird von Sauerstoff und Ozon in der oberen Atmosphäre vollständig absorbiert.
• UV-B-Strahlung wird größtenteils von der Ozonschicht absorbiert; ein kleiner Teil erreicht jedoch immer noch die Oberfläche und ist für Sonnenbrand und erhöhte langfristige Gesundheitsrisiken wie Hautkrebs und Katarakte verantwortlich.

Dieser Absorptionsprozess ist für den Schutz von Land- und Meereslebewesen sowie für die Erhaltung der Integrität der Ökosysteme und der menschlichen Gesundheit von entscheidender Bedeutung.

Was passiert, wenn die Ozonschicht zerstört wird?

Eine Zerstörung der Ozonschicht hätte schwerwiegende und weitreichende Folgen:

• Vermehrte Gesundheitsprobleme: Dramatischer Anstieg von Hautkrebs, Katarakten und geschwächten Immunsystemen bei Mensch und Tier.
• Schädigung der Ökosysteme: Schädigung von Einzellern wie Phytoplankton, die die Grundlage des marinen Nahrungsnetzes bilden; geringere Ernteerträge und Schäden an Landpflanzen aufgrund von DNA-Schäden durch erhöhte UV-Belastung.
• Veränderungen des Klimas und der Atmosphärenchemie: Die Ozonschicht trägt zur thermischen Struktur der Atmosphäre bei; ihre Beseitigung würde Temperaturprofile und Zirkulationsmuster verändern und möglicherweise globale Windmuster und Wettersysteme mit unvorhersehbaren Folgen verändern.

Die Rolle der Ozonschicht für die Zukunft der Erde

Die Ozonschicht ist einer der wichtigsten natürlichen Schutzmechanismen der Erde. Sie filtert die schädlichsten ultravioletten Strahlen der Sonne und trägt dazu bei, die Stabilität der Atmosphäre zu erhalten. Menschliche Aktivitäten haben in der Vergangenheit zu einem erheblichen Abbau der Ozonschicht geführt, aber koordinierte internationale Maßnahmen im Rahmen des Montrealer Protokolls haben die Ozonschicht auf den Weg der Besserung gebracht. 

Diese Erholung ist jedoch weder automatisch noch garantiert: Sie erfordert ein kontinuierliches globales Engagement, eine sorgfältige Überwachung und die Beachtung damit verbundener Bedrohungen wie des Klimawandels. Der Schutz der Ozonschicht ist ein wichtiges Beispiel dafür, wie durch nachhaltiges, kollektives Handeln lebenswichtige Planetensysteme erhalten werden können.