Alle Partikel, die in die Atmosphäre gelangen, lösen unterschiedliche chemische Reaktionen aus. Partikel stammen teils aus natürlichen Quellen wie Vulkanausbrüchen und Waldbränden, teils aus Umweltverschmutzung und Emissionen. Der Aerosolforscher Johan Friberg untersucht Partikel in großen Höhen. Er befürchtet, dass die weltweite Zunahme von Waldbränden erhebliche Auswirkungen auf die Ozonschicht haben könnte.
„Ich untersuche die Luft in der Stratosphäre und im oberen Teil der Troposphäre. Ich möchte versuchen, Variationen in der Verbreitung von Aerosolpartikeln zu erklären, und seit kurzem interessiere ich mich für die Stratosphärenzone“, erklärt Johan Friberg, Forscher bei MERGE (ModElling). das regionale und globale Erdsystem) an der Universität Lund.
Die Troposphäre ist die unterste Schicht der Erdatmosphäre und enthält drei Viertel der Gesamtmasse der Atmosphäre, darunter fast alle Wasserdampf- und Aerosolpartikel. In der Troposphäre entstehen unsere verschiedenen Wettersysteme. Darüber, in 15–50 Kilometern Höhe über dem Meeresspiegel, befindet sich die Stratosphäre, zu der auch die Ozonschicht gehört, die die Erde unter anderem vor ultravioletter Strahlung (UV-Strahlung) schützt.
Welche Rolle spielen Partikel in der Atmosphäre?
Aerosolpartikel können sich sowohl ausbreiten als auch Sonnenlicht absorbieren, was kühlende oder wärmende Auswirkungen auf das Klima haben kann. Sie beeinflussen auch die Wolkenbildung, da Wasser nicht von selbst kondensiert, sondern Partikel benötigt, um Wolkentröpfchen zu bilden. Das wiederum wirkt sich auf die Strahlungsbilanz der Erde aus.
In unteren Luftschichten der Troposphäre bilden sich Wolken um Partikel, die dazu führen, dass diese bald als Niederschlag niedergehen. Das passiert nicht in der Stratosphäre, wo es keine Niederschläge gibt. Stattdessen folgen die Partikel den Luftströmungen und können sich innerhalb dieser Schicht global verteilen.
„In der Stratosphäre wirken die Aerosolpartikel auf das Ozon ein, wodurch es abgebaut wird und die Schutzschicht dünner wird. Das war nach dem größten Vulkanausbruch der Neuzeit am Pinatubo im Jahr 1991 deutlich zu sehen. Der Ausbruch stieß Millionen Tonnen aus.“ von Partikeln in die Stratosphäre, wo sie mehrere Jahre verblieben“, erklärt Johan Friberg.
Menschen erschaffen Freone
Das Loch im stratosphärischen Ozon wird durch die Aktivierung von Freonen zu ozonschädigenden Substanzen verursacht. Freone sind synthetische Substanzen, die wir hergestellt haben. Sie kommen nicht in der Natur vor, aber der menschliche Ausstoß von Freonen hat dazu geführt, dass sie sich in der gesamten Stratosphäre ausgebreitet haben. Über der Antarktis bilden sich große Ozonlöcher, weil die Stratosphäre über der Polarregion im Winter sehr kalt ist.
Dort bildet sich eine Art Wolke namens Perlmutt. Diese Wolken enthalten Eiskristalle, und auf der Oberfläche der Kristalle erfolgt die Freon-Aktivierung viel schneller als in der Luft.
„Wie Perlmuttwolken können Partikel aus Waldbränden und Vulkanausbrüchen Freone aktivieren. Sie können auch die Anzahl der Eiskristalle in der Wolke und damit den Ozonabbau beeinflussen. Die Kombination dieser beiden Faktoren führt zu Löchern in der Ozonschicht und mehr.“ UV-Strahlung erreicht uns“, erklärt Johan Friberg.
Die Auswirkungen von Waldbränden sollten weiter untersucht werden
Nach den Bränden in Australien in den Jahren 2019 und 2020 sank die Ozonkonzentration auf der Südhalbkugel und es bildeten sich Ozonlöcher außerhalb der Polarregion. Sollten die Brände auf der Nordhalbkugel ausbrechen, hätten die schädlichen Auswirkungen des verringerten Schutzes vor gefährlicher UV-Strahlung Folgen für Milliarden von Menschen sowie für Tier- und Pflanzenleben, einschließlich der lebenswichtigen landwirtschaftlichen Produktion.
Die vorhandenen Forschungsdaten stammen größtenteils von Satelliten und eignen sich für die Erforschung der jüngeren Vergangenheit. Vom großen Vulkanausbruch 1991 und darüber hinaus liegen jedoch nur wenige Daten vor.
Johan Friberg möchte noch weiter zurück in die Vergangenheit und detaillierter recherchieren, um sicherzugehen, welche Auswirkungen die zunehmende Zahl von Waldbränden weltweit haben könnte. Für die Entstehung von Waldbränden gibt es mehrere Gründe, aber wir sehen eine Zunahme sowohl aufgrund des Klimawandels als auch aufgrund von Ursachen, die mit modernen Forstmethoden zusammenhängen.
„Es gibt noch viele unbeantwortete Fragen und es gibt noch mehr, das im Detail untersucht werden muss“, argumentiert Johan Friberg. „Wir wissen nicht, wie sehr sich frühere Waldbrände auf die Ozonschicht ausgewirkt haben, weshalb weitere Forschung erforderlich ist.“