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Die
Problematik des Ozonschwundes in der Stratosphäre
Das
Ozonloch über der Antarktis
Grafiken wurden automatisiert entfernt
Bakkalaureatsarbeit
von
Flois
Andrea
Institut
für Geographie und Raumforschung
Karl-Franzens-Universität
Graz
Jahr 2009
Vorwort
Diese Arbeit
wurde im Rahmen meines Studiums Umweltsystemwissenschaften mit Fachschwerpunkt
Geographie verfasst.
Der
Ozonverlust stellt ein globales Problem dar, welches hauptsächlich durch
anthropogene Aktivitäten zu verantworten ist. Für viele Menschen ist es
schwierig zu begreifen, dass ihre Handlungen großen Einfluss auf die Umwelt
haben. Die Umwelt stellt ein sehr komplexes System dar, wo auch nur der
geringste Eingriff von außen große und oft fatale Auswirkungen hat.
Mit dieser
Arbeit möchte ich, das in der Wissenschaft viel diskutierte Thema, des
Ozonschwundes, aufgreifen. Und einen Einblick in das komplexe Zusammenspiel von
Mensch und Umwelt geben.
Andrea Flois, Graz 2009
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung_ 4
1.1. Physikalische Grundlagen_ 5
2. Das Ozon_ 7
2.1. Ozon in der Atmosphäre_ 7
3. Die Ozonschicht 8
3.1 Bildung und Zerfall von
Stratosphärischen Ozon_ 9
3.1.1 Der Katalytische Ozonabbau_ 9
3.2. Stoffe die zum Ozonabbau beitragen_ 11
3.2.1 Foulchlorkohlenwasserstoffe_ 11
4. Ozon und seine Schutzwirkung vor der UV-
Strahlung_ 13
4.1. Ozon als Grundlage für das Leben an der
Landoberfläche_ 14
4.2. Auswirkung des Ozonverlustes auf Mensch
und Umwelt 15
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in die Stratosphäre, des Weiteren sind noch zahlreiche Altlasten von FCKWs im
Einsatz.
Die Ausdünnung
der Ozonschicht stellt ein massives Problem für unsere Umwelt da. Ozon schützt
die Erde auf natürliche Weise von der Ultravioletten Strahlung der Sonne. Durch
die Ozonzerstörung gelangt nun mehr UV-Strahlung auf den Erdboden, was zur
Folge hat, dass die Hautkrebsraten steigen. Außerdem werden auch die
Planktonproduktion in den Ozeanen und die Produktivität von manchen
Nutzpflanzen, wie der Sojabohne, durch die steigende UV-Strahlung
beeinträchtigt.
Die Größe des
Ozonlochs blieb seit den 90er Jahren einigermaßen konstant, zuvor gab es einen
rasanten Anstieg. In Zukunft rechnet man mit einem Rückgang des Ozonlochs. Wie
rasch dieser Rückgang vor sich gehen wird ist unklar, da zahlreiche Faktoren,
wie der rezente Klimawandel, deine Rolle bei der Entwicklung des Ozonlochs
spielen.
1.1. Physikalische Grundlagen
Die
Erdatmosphäre setzt sich aus Gasen, Aerosolen und Hydrometeoren zusammen.
Die Mischung
der Gase besteht zum Großteil aus Stickstoff (78%) und Sauerstoff (29%). Weiters
besteht sie zu 0,9% aus Argon und zu 0,03% aus Kohlendioxid. Außer diesen
Hauptbestandteilen enthält die Luft noch Edelgase wie Neon (Ne), Helium (He),
Krypton (Kr), Xenon (X), Wasserstoff (H2) und Ozon (O3).
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Die Atmosphäre
ist in verschiedene Schichten unterteilt, diese unterscheiden sich durch
Struktur und Höhenabhängigkeit der Temperatur.
Der unterste
Bereich, die Troposphäre, welche bis in ca. 10 km Höhe reicht, ist sehr
instabil geschichtet, da kalte Luft über warmer Luft liegt. Die Warme Luft
steigt auf, während die kalte Luft absinkt. Dies führt zu einer turbulenten
Durchmischung. Die Temperatur nimmt bis in eine Höhe von ca. 12 km um 6,5°/km
ab. Auch alle wetterrelevanten Phänomene spielen sich in der Troposphäre ab.
Die Stratosphäre
schließt nach oben an die Troposphäre an. In der Stratosphäre nimmt die
Temperatur mit der Höhe zu, wobei diese Temperaturzunahme in der unteren
Stratosphäre, bis in etwa 20 km, sehr gering ist.
Die
Temperaturzunahme kommt daher, da Ozon die Eigenschaft besitzt, den
langwelligen Teil der Ultraviolettenstrahlung der Sonne zu absorbieren. Somit
wird die Strahlungsenergie in Wärme umgewandelt. Das Ozon, welches vorwiegend
in der Stratosphäre konzentriert ist, wirkt also als Wärmequelle. Die stärkste
Aufheizung findet in der Ozonschicht, in ca. 30 km, statt, dort ist das meiste
Ozon konzentriert.
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Die
stratosphärische Luft ist extrem trocken. Wolken bilden sich hier nur unter
extrem kalten Bedingungen, wie die der Polarnacht. Jene Wolken die sich dort
bilden, nämlich die Polaren Stratosphärenwolken, sind für den Ozonabbau von
besonderer Wichtigkeit.
Oberhalb der
Stratosphäre befindet sich die Mesospähre. In der Mesosphäre, nimmt die
Temperatur wieder mit der Höhe ab, da nicht mehr genügend Ozon vorhanden ist um
der Abkühlung entgegen zu wirken.
In der Thermossphäre,
oberhalb von 90 km, steigt die Temperatur mit der Höhe. Dies ist auf den dort
vorhandenen Stickstoff und Sauerstoff zurückzuführen. Beide werden durch das
Sonnenlicht gespalten und geben durch chemische Reaktionen Energie, also Wärme,
an die Luft ab.
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Abb.1:Vertikale Schichtung der Atmosphäre in Abhängigkeit der
Temperatur, aus Häckel. Quelle: www.geographie.ruhr-uni-bochum.de
2. Das Ozon
Ozon (O3)
ist die dreiatomige Form von Sauerstoff (O2). Es wurde im Jahre 1840
vom deutschen Forscher Christian Friedrich Schönbein entdeckt und wegen seinem
starken Geruch mit dem griechischen Wort für „riechen“ – ozein –
benannt.
Es ist ein
Gas, welches auf photochemischen Weg erzeugt wird, dies bedeutet, dass es durch
die Bestrahlung von Sauerstoff mit kurzwelligem Licht entsteht.
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