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Die Ozonschicht spannt sich in der Stratosphäre in einer Höhe von 15 bis 25 Kilometern über unsere Erde und fängt die gefährliche ultraviolette Strahlung (UV-B) der Sonne ab. Trotz ihrer Dicke ist sie ein äußerst zartes Gebilde, wie ein hauchdünner Schleier, der sich normalerweise immer wieder regeneriert.

Mitte der 1970er Jahre stellten Wissenschaftler eine Ausdünnung dieser schützenden Ozonschicht fest. Ein am 16. Mai 1985 in der Zeitschrift „Nature“ veröffentlichter erster Bericht über ein Ozonloch über der Antarktis alarmierte die Weltöffentlichkeit. Dieses Ozonloch ist ein jährlich auftretendes Phänomen. Zwischen Mitte September und Mitte Oktober erreicht es seine maximale Ausdehnung, schließt sich bis Dezember aber wieder. Die Konsequenzen können sehr ernster Natur sein: Bei einer erhöhten UV-B-Strahlung rechnen Fachleute unter anderem mit einer Zunahme von Hautkrebs und Grauem Star, mit klimatischen Veränderungen und Ernteverlusten.

Die Dicke der Ozonschicht wird in der Einheit „Dobson“ (DU) gemessen. In der Regel hat die Ozonschicht eine Dicke von 350 Dobson. Wenn die Schicht so dünn wird, dass dieser Normalwert um etwa ein Drittel unterschritten wird, also unter 220 Dobson sinkt und dieser Zustand durchgehend mindestens zwei Wochen anhält, sprechen Forscher von einem Ozonloch.

Die Ursache des Abbaus der Ozonschicht ist inzwischen klar: Ausgangspunkt der komplizierten chemischen Reaktionskette sind Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW) und ihre chemischen Verwandten, die Halone. FCKW sind Kohlenwasserstoffverbindungen, in denen Wasserstoffatome vollständig oder teilweise (H-FCKW) durch die Halogene Chlor oder Fluor ersetzt wurden. Seit ihrer Erfindung im Jahr 1929 wurden sie vielfach als Treibgase in Haarsprays und Feuerlöschern, in Kühl- und Reinigungsmitteln eingesetzt. Sie sind extrem stabil und reaktionsträge – lange Zeit erwünschte Eigenschaften, die aber zugleich bedeuten, dass die Stoffe sehr lange in der Atmosphäre verweilen und dabei bis in die Stratosphäre aufsteigen können. Dort werden sie von Sonnenstrahlen zersetzt, wobei unter anderem Chlor-Radikale freigesetzt werden, die das Ozon schädigen.

Bereits 1974 hatten Wissenschaftler vor genau diesem Prozess gewarnt. Als die Völkergemeinschaft das große Risiko der die Ozonschicht schädigenden Stoffe erkannte, wurde mit dem Wiener Abkommen zum Schutz der Ozonschicht vom 22. März 1985 und dem darauf basierenden Montreal-Protokoll vom 16. September 1987 ein präziser Zeitplan für den weltweiten Ausstieg aus Produktion und Verwendung dieser Stoffe beschlossen. Das Montreal-Protokoll, das am 1. Januar 1989 in Kraft trat, verbietet Produktion und Nutzung ozonschädigender Chemikalien, darunter die Fluorkohlenwasserstoffe (FCKW) und Halogenkohlenwasserstoffe (Halone), die unter anderem in Kühlschränken, Spraydosen und Feuerlöschern verwendet wurden. Ziel ist, ihre Konzentration auf das Niveau vor 1980 zu reduzieren. Inzwischen ist das Montrealer Protokoll von 197 Staaten unterzeichnet worden und zeigt Wirkung: Bis 2004 ging der weltweite FCKW-Einsatz um rund 95 Prozent zurück, in Deutschland sogar um mehr als 98 Prozent. Doch das Problem war damit längst nicht aus der Welt: FCKW sind in der Atmosphäre extrem langlebig. FCKW-12, der früher in allen Kühlschränken steckte, hat eine Lebensdauer von mehr als 100 Jahren. Und weil die Verbindungen Jahre brauchen, bis sie in die Stratosphäre gelangen, erreichte die FCKW-Konzentration ihr Maximum erst um das Jahr 2000. Seitdem ist die Menge lediglich um etwa fünf Prozent gesunken. Laut einer Uno-Analyse verbrauchte die Welt im Jahr 1970 1663 Tonnen ozonzerstörende Substanzen, heute sind es etwa 20 Tonnen.

Wie das Statistische Bundesamt (Destatis) am 5. Januar 2024 mitteilte, entsprach die im Jahr 2022 in DEUTSCHLAND eingesetzte Menge an fluorierten Treibhausgasen 7,0 Millionen Tonnen CO₂-Äquivalenten. Informationen zur Verwendung von fluorierten Treibhausgasen einschließlich einer Tabelle mit detaillierten Ergebnissen ab dem Jahr 2015 bietet die Themenseite „Klimawirksame Stoffe“ im Internetangebot des Statistischen Bundesamtes.

Der von den Vereinten Nationen unterstützte wissenschaftliche Bewertungsausschuss des Montrealer Protokolls, der alle vier Jahre einen Bericht veröffentlicht, stellte in seinem jüngsten, im Oktober 2022 erschienen Report fest, dass die Menge der Stoffe, die für den Ozonabbau in unserer Stratosphäre sorgen, Anfang 2022 um 50 Prozent gesunken sind. Damit sei das Niveau der 80er Jahre des 20. Jahrhunderts erreicht worden, als das Ozonloch zu einem Problem wurde. Bis 2045 soll sich jenem Bericht zufolge die Ozonschicht über der Arktis erholt haben, rund 20 Jahre später dann auch über der Antarktis. Für den Rest der Welt wird bis 2040 mit einer Erholung gerechnet. Bis 2066 erwarten Experten eine komplette Regeneration der Ozonschicht, also auch über der Antarktis.

Die Ozonschicht der Erde erholt sich – aber nicht überall. Ein internationales Forscherteam an einem Observatorium in der Schweiz hat festgestellt, dass die Ozonschicht an den Polen zwar wieder dicker, in den tieferen Breitengraden, nämlich in der unteren Stratosphäre – zwischen 15 und 24 Kilometern über der Erde – zwischen den 60. Breitengraden Nord und Süd, aber durchlässiger wird. Das schließt große Teile der Erde ein, auch Deutschland. Warum sich die Ozonschicht ausgerechnet dort destabilisiert, ist noch nicht geklärt. Experten bezeichnen das Phänomen als besorgniserregend: Die UV-Strahlung sei in diesen Breitengraden stärker und die Bevölkerungsdichte höher. Die Ozonkonzentration in der oberen Stratosphäre über 30 Kilometern sei seit 1998 aber deutlich gestiegen, heißt es in der am 6. Februar 2018 veröffentlichten Studie.
„Allerdings wird der kritische Wert noch immer saisonal in der Antarktis überschritten. Dort besteht nach wie vor ein Ozonloch-Problem“, schränkt Wolfgang Lucht vom Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung (PIK), Mitautor einer am 13. September 2023 in der Fachzeitschrift „Science Advances“ veröffentlichten Studie zu den planetaren Belastungsgrenzen („Earth beyond six of nine planetary bounderies“), ein.

Mittlerweile hat Distickstoffmonoxid („Lachgas“) die Fluorkohlenwasserstoffe (FCKW) als bedeutendste Quelle ozonschädlicher Emissionen des 21. Jahrhunderts abgelöst. A. R. Ravishankara und Kollegen vom den US-Meeresforschungsbehörde NOAA rechneten aus, dass das Di-Stickoxid (N₂O) die Ozonschicht im Moment stärker zerstört als jeder andere Stoff. Die Wissenschaftler veröffentlichten ihre Ergebnisse im August 2009 im US-Fachjournal Science. Lachgas hat in der Atmosphäre eine Lebensdauer von 150 Jahren und wird derzeit in gigantischen Mengen ausgestoßen. Die von Menschen verursachten Emissionen erreichen jährlich etwa zehn Millionen Tonnen, bei den Flurkohlenwasserstoffen (FCKW) betrug dieser Wert zu Spitzenzeiten etwa eine Million Tonnen. Lachgas wird bei der Verbrennung fossiler Rohstoffe und beim Einsatz von künstlichem Dünger in der industriellen Landwirtschaft, etwa zur Herstellung von Raps für Biodiesel, freigesetzt.

Der Treibhauseffekt beschleunigt den Ozonabbau, weil sich dadurch die über der Troposphäre liegende Stratosphäre stärker abkühlt.

Während einer Reihe von Routinemessungen sind Atmosphärenforscher womöglich einem internationalen Umweltskandal auf die Spur gekommen. Sie stießen auf verdächtige Mengen einer Chemikalie in der Luft, die dafür bekannt ist, den Ozonschild der Erde zu zerstören, berichteten sie am 16. Mai 2018 in der Fachzeitschrift „Nature“. Den neuen Messreihen zufolge sinkt die Konzentration des Ozonkillers Trichlorfluormethan in der Atmosphäre seit 2012 deutlich langsamer, als nach den internationalen Umweltvereinbarungen zu erwarten wäre. Für die Gruppe um den Chemiker Stephen Montzka von der National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) in Boulder, Colorado, ist das ein Hinweis auf den illegalen Ausstoß von Trichlorfluormethan. Ihre Computersimulationen ergaben, dass die Quelle mit hoher Wahrscheinlichkeit in Ostasien liegt.

Wie ein Forschungsteam am 8. März 2023 im Fachjournal „Nature“ berichtete, haben die verheerenden Buschbrände in Australien von Dezember 2019 bis Januar 2020 zu einem wahrscheinlich drei- bis fünfprozentiger Abbau der Ozonschicht in den mittleren Breiten der südlichen Hemisphäre – über Australien, Neuseeland und Teilen Afrikas und Südamerikas – geführt. Das Ozonloch über der Antarktis sei Ende 2020 etwa zehn Prozent (2,5 Millionen Quadratkilometer) größer gewesen als im Jahr zuvor. Die Schädigung der Ozonschicht durch Brände ist sehr besorgniserregend, da ihre Häufigkeit im Zuge der Klimaveränderung merklich zunimmt.