Karten der Veränderungen des Oberflächenwärmestroms über dem Südlichen Ozean in den CanESM5-Ozon-Experimenten. © Springer Nature

Ozon zählt nach Kohlenstoffdioxid und Methan zu den stärksten Treibhausgasen. Seit 1955 veränderte sich seine Konzentration in der Atmosphäre stark. Eine neue Studie mit Beteiligung der BOKU Wien zeigt nun auf, dass dies auch für rund ein Drittel der veränderten Wärmeaufnahmefähigkeit im Südpolarmeer verantwortlich ist und damit einen der wichtigsten Kühlmechanismen der Erde wesentlich stärker schwächt als bisher gedacht.   

Ozon schadet und hilft uns zugleich. In Bodennähe und in der Wetterschicht, der Troposphäre, ist es ein Luftschadstoff, wirkt als Treibhausgas und beschleunigt die globale Erwärmung. In der darüber liegenden Stratosphäre absorbiert es ultraviolette Strahlung und schützt uns somit. Seit 1955 veränderten sich die Ozonwerte in beiden Schichten deutlich – und nachteilig: In der Troposphäre kam es zu einem Anstieg, während die Konzentration in der Stratosphäre sank. Vielfach wurde die Veränderung des Ozongehalts in der Atmosphäre hinsichtlich der Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit untersucht. Sein Anteil an der globalen Erwärmung hingegen, wurde wenig Aufmerksamkeit geschenkt.

„Bislang war unklar, wie sich diese Veränderungen auf die Wärmeaufnahme der Ozeane auswirken“, erklärt Ramiro Checa-Garcia vom Institut für Meteorologie und Klimatologie an der BOKU Wien. „In unserer Studie zeigen wir, dass beide Veränderungen zur Erwärmung des südlichen Ozeans beigetragen haben, wobei jene in Bodennähe größere Auswirkungen haben.“ Die Klimamodellsimulationen machen deutlich, dass etwa dreißig Prozent der veränderten Wärmeaufnahme des südlichen Ozeans durch veränderte Ozonwerte erklärt werden können. Dabei wirkt der Anstieg in der Troposphäre stärker und macht sechzig Prozent des Effekts aus – wesentlich mehr als bisher angenommen – während dem Abbau in der Stratosphäre vierzig Prozent zugeschrieben werden.

Bodennahes Ozon entsteht durch sogenannte Vorläufergase wie Stickoxide und Kohlenmonoxid, die bei Verbrennungsprozessen etwa in Motoren frei werden. Bislang galt es hauptsächlich als Schadstoff für Mensch und Umwelt. Die aktuelle Studie unterstreiche nun, dass bodennahes Ozon auch wesentlich zum Klimawandel beitrage, sowohl direkt als Treibhausgas als auch indirekt, weil es die Fähigkeit des Südpolarmeeres beeinträchtige, überschüssige Wärme aus der Atmosphäre zu absorbieren, so Checa-Garcia. Dies hemmt einen der wichtigsten Kühlmechanismen im Zuge der globalen Erwärmung. Bislang wurde der Anstieg des bodennahen Ozons vor allem auf der Nordhalbkugel als klimawirksamer Faktor betrachtet, da hier die größten Emissionen von Vorläufersubstanzen stattfinden. Nun wird deutlich, dass der Effekt bis in die Antarktis reicht. Die veränderten Ozonwerte beeinflussen die Westwinde der Südhalbkugel, die Wassertemperatur, sowie den Salzgehalt des Südpolarmeeres. Beides hat Einfluss auf Meeresströmungen und damit auf die Wärmeaufnahme des Ozeans.

Durch das Montreal-Protokoll, ein internationales Abkommen zum Verbot der Emission von Fluorchlorkohlenwasserstoffen (FCKW), welche die schützende Ozonschicht in der Stratosphäre schädigen, ging der Einsatz von FCKW seit 1987 um über 95 Prozent zurück. Modellprojektionen zeigen, dass sich als Konsequenz die stratosphärische Ozonschicht in den nächsten Jahrzehnten langsam erholen wird. Dies macht deutlich, dass internationale Maßnahmen greifen, sofern entschlossen umgesetzt, und es so möglich ist Schäden für den Planeten zu mindern. Das Forschungsteam um Wei Liu von der University of California Riverside, dem BOKU-Forscher Ramiro Checa-Garcia angehört, macht nun darauf aufmerksam, dass bodennahes Ozon ebenfalls ein globales Problem darstellt und Maßnahmen zur Reduktion der bodennahen Ozonkonzentration zu positiven Effekten für die menschliche Gesundheit und das Klima führen.

Die Studie ist aktuell im Fachmagazin Nature Climate Change erschienen:
nature.com/articles/s41558-022-01320-w

Kontakt
Dr. Ramiro Checa-Garcia
Universität für Bodenkultur Wien
Institut für Meteorologie und Klimatologie
E-Mail: ramiro.checa-garcia(at)boku.ac.at
Tel.: +43 1 47654 81425