Wissenschaftler aus China, Deutschland und den USA haben einen unerwarteten Zusammenhang zwischen massiven Waldbränden und der Chemie der Ozonschicht entdeckt. Dies ist eine Entdeckung, die das fragile Gleichgewicht der Atmosphäre unseres Planeten unterstreicht. Veröffentlicht in Wissenschaftliche FortschritteDas Studie zeigt, wie Waldbrände, wie beispielsweise die verheerenden Buschbrände in Australien 2019/20, die Stratosphäre auf bisher nicht erkennbare Weise beeinflussen.
Die Ozonschicht, ein wichtiger Schutzschild, der das Leben auf der Erde vor schädlicher Ultraviolettstrahlung (UV) schützt, befindet sich dank des Montrealer Protokolls auf dem Weg der Erholung. Dieser 1987 verabschiedete, wegweisende internationale Vertrag hat die Produktion zahlreicher Stoffe, die für den Ozonabbau verantwortlich sind, erfolgreich eingestellt.
In den letzten Jahrzehnten hat es deutliche Anzeichen einer Erholung der Ozonschicht gegeben, ein Beleg für die globale Zusammenarbeit und Umweltpolitik.
Die Stabilität dieser lebenswichtigen Atmosphärenschicht steht nun jedoch vor einer neuen und unerwarteten Herausforderung. Während der australischen Waldbrände 2019/20 beobachteten Forscher einen dramatischen Anstieg stratosphärischer Aerosole – winziger Partikel, die Klima, Gesundheit und Atmosphärenchemie beeinflussen können.
Unter Verwendung moderner Satellitendaten und numerischer Modelle konnte das Forschungsteam die Auswirkungen von Waldbränden erfolgreich anhand eines neuartigen Phänomens demonstrieren: des rauchgeladenen Wirbels (SCV).
„Das SCV ist ein mächtiger, rauchhaltiger Strudel, der die Emissionen von Waldbränden in die Stratosphäre transportiert und Höhen von bis zu 35 Kilometern erreicht“, erklärt Prof. Hang Su vom Institut für Atmosphärenphysik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, einer der korrespondierenden Autoren der Studie.
„Dieser Prozess führte zu mindestens einer Verdoppelung der Aerosolbelastung in der mittleren Stratosphäre der südlichen Hemisphäre. Diese Aerosole lösten, sobald sie solche Höhen erreichten, eine Reihe heterogener Reaktionen aus, die sich auf die Ozonkonzentrationen auswirkten.“
Das internationale Team entdeckte, dass diese durch Waldbrände verursachten Aerosole heterogene chemische Reaktionen ermöglichten, die paradoxerweise sowohl zum Ozonabbau als auch zur Ozonzunahme in verschiedenen Atmosphärenschichten führten.
Während die untere Stratosphäre einen erheblichen Ozonverlust erlitt, stellten sie fest, dass die verstärkten chemischen Reaktionen auf Aerosole in höheren Lagen, also in der mittleren Stratosphäre, zu einer Zunahme des Ozons führten. In den südlichen mittleren Breiten konnte dieses komplexe Zusammenspiel in den Monaten nach den großen Buschfeuern etwa 40 % (bis zu 70 %) des in der unteren Stratosphäre beobachteten Ozonabbaus abfedern.
Warum ist das also wichtig?
„Unsere Studie zeigt einen unerwarteten und entscheidenden Mechanismus, durch den die absorbierenden Aerosole im Waldbrandrauch, wie etwa Ruß, enorme, rauchgeladene Wirbel über Tausende von Kilometern erzeugen und aufrechterhalten können“, sagte Prof. Yafang Cheng, eine weitere korrespondierende Autorin vom Max-Planck-Institut für Chemie.
„Diese Wirbel können monatelang bestehen bleiben, Aerosole tief in die Stratosphäre tragen und die Ozonschicht in unterschiedlichen Höhen auf unterschiedliche Weise beeinflussen. Dies unterstreicht die Notwendigkeit anhaltender Wachsamkeit und Forschung angesichts des fortschreitenden Klimawandels.“
Die Rolle der Ozonschicht als Filter für UV-Strahlung ist für den Schutz aller Lebensformen auf der Erde von entscheidender Bedeutung. Der Erfolg des Montrealer Protokolls bei der Reduzierung ozonschädigender Stoffe war eine monumentale Leistung, doch die neuen Erkenntnisse zeigen, dass Naturereignisse, die durch den Klimawandel verschärft werden, zusätzliche Risiken für diese fragile Schicht darstellen.
Angesichts der zunehmenden Häufigkeit und Intensität von Waldbränden infolge der globalen Erwärmung könnte die Entstehung von SCVs und deren Auswirkungen auf die Stratosphäre häufiger werden und das empfindliche Gleichgewicht der Ozonschicht gefährden.
Diese Studie eröffnet neue Wege für die Erforschung der Frage, wie Waldbrände und andere klimabedingte Ereignisse in Zukunft die Chemie der Stratosphäre und die Ozondynamik beeinflussen könnten.
Mehr Informationen:
Chaoqun Ma et al., Rauchhaltiger Wirbel verdoppelt hemisphärisches Aerosol in der mittleren Stratosphäre und dämpft den Ozonabbau, Wissenschaftliche Fortschritte (2024). DOI: 10.1126/sciadv.adn3657. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adn3657