Die Entwicklung des Erdklimas umfasst viele Komponenten. Und neue Forschungen haben gezeigt, wie wichtig die Ozonschicht für die Oberflächentemperatur der Erde ist. Ohne Ozonschicht wäre unser Planet um 3,5 Kelvin kühler.
Viele Rückkopplungs- und Antriebsmechanismen spielen eine Rolle bei der Stabilisierung und Einstellung der gesamten Durchschnittstemperatur der Erde. Im einfachsten Bild empfangen wir Strahlung von der Sonne. Ein Teil dieser Strahlung prallt von unserer oberen Atmosphäre ab, während der Rest nach unten wandert. Ein Teil dieser Strahlung wird von der Luft und dem Boden absorbiert. Der Rest der Strahlung wird von der Erdoberfläche reflektiert. Das meiste davon entweicht zurück in den Weltraum, aber ein Teil davon wird von der Atmosphäre wieder absorbiert, wodurch ein Treibhauseffekt entsteht, der unsere Oberfläche auf Temperaturen erwärmt, die höher sind als das, was ohne ihn erreicht werden könnte.
Aber das ist ein sehr vereinfachtes Bild. In Wirklichkeit hängen unsere Temperatur und unser Klima von allem ab, von der Häufigkeit verschiedener Moleküle in der Atmosphäre bis hin zu den Zirkulationssystemen der Ozeane und der Atmosphäre.
Während die Ozonschicht der Erdatmosphäre für die Blockierung der ultravioletten Strahlung der Sonne von entscheidender Bedeutung ist, haben die meisten Klimamodelle die Rolle von Ozon bei der Untersuchung des Erdklimas ignoriert. Forscher haben jedoch die Auswirkungen der Ozonschicht in einem neuen Artikel untersucht, der auf dem Preprint-Server erscheint arXiv.
Wir hatten nicht immer eine Ozonschicht. Vor der Entstehung des Lebens gab es in unserer Atmosphäre praktisch kein Ozon. Und die Erde verbrachte Milliarden von Jahren mit nur einer minimalen Ozonschicht. Erst in relativ kurzer Zeit hat es sich auf dem hohen Niveau stabilisiert, das wir heute sehen. Und während der molekulare Sauerstoff, der einen guten Teil der Erdatmosphäre ausmacht, für das Klima kaum eine Rolle spielt, tut dies die Ozonschicht.
Um die Auswirkungen der Ozonschicht zu untersuchen, verwendeten die Forscher eine Reihe von Simulationen des Erdklimas. Sie variierten die Ozonmenge in der oberen Atmosphäre und sorgten dafür, dass die Temperatur der Erde ein Gleichgewicht erreichte. Sie fanden heraus, dass das Vorhandensein von Ozon einen wärmenden Effekt auf unsere Oberflächentemperaturen hat und die Oberflächentemperatur der Erde im Durchschnitt um etwa 3,5 Kelvin erhöht. Würde die Ozonschicht verschwinden, sei es durch menschliche oder andere Maßnahmen, hätte dies katastrophale Auswirkungen auf unser Klima.
Die primäre Auswirkung eines Ozonmangels wäre eine Abkühlung der oberen Stratosphäre. Kühlere Luft kann nicht mehr so viel Feuchtigkeit speichern und die Stratosphäre würde daher trockener werden. Wasserdampf ist ein wichtiges Treibhausgas, und ohne Wasserdampf wäre der gesamte Treibhauseffekt der Erde geringer.
Über die Veränderungen der Erdtemperatur hinaus hätte der Ozonmangel erhebliche Auswirkungen auf unser Gesamtklima. Der Mangel an Ozon und die daraus resultierende Abkühlung der Stratosphäre würden auch diese Schicht der Atmosphäre destabilisieren und die Bildung von Wolken verhindern. Dies würde dazu führen, dass Wolken nur in tieferen und höheren Lagen auftauchen
Außerdem würden einige Jetstreams in Äquatornähe verstärkt, während andere in Polnähe abgeschwächt würden. Dies hätte drastische Folgen für das saisonale Wettergeschehen in allen Breitengraden.
Die Erdatmosphäre ist ein reichhaltiges, komplexes System und dieses Ergebnis zeigt, dass jede Komponente eine wichtige Rolle spielt.
Mehr Informationen:
Russell Deitrick et al., Auswirkungen des Ozonspiegels auf das Klima im Laufe der Erdgeschichte, arXiv (2023). DOI: 10.48550/arxiv.2305.15477