Aktuelles – Institut für Quantenphysik der Atmosphäre

Riesiges Ozonloch über der Antarktis

Das Ozonloch über dem Südpol war Anfang Dezember 2020 so groß wie noch nie zu dieser Jahreszeit. Es erstreckte sich auf eine Fläche von etwa 18 Millionen Quadratkilometern und überragte damit die Landfläche der gesamten Antarktis (etwa 14 Millionen Quadratkilometer) deutlich. Es handelt sich um die größte Ausdehnung für diese Jahreszeit in den letzten 41 Jahren, in denen die Daten erfasst werden. Eigentlich sollte das Ozonloch über der Südhalbkugel im Dezember schon so gut wie verschwunden sein. Mit dem Beginn des Sommers in der Antarktis und dem damit herrschenden Sonnenschein (Polartag) ändern sich normalerweise die Druck- und Windverhältnisse, die das Ozonloch spätestens Anfang November in sich zusammenfallen lassen. In diesem Jahr hingegen ist, wie die Forscher festgestellt haben, das Gegenteil der Fall.

Die Ausdehnung des Ozonlochs über der Antarktis wird durch einen polaren Wirbel bestimmt, der vom Boden aus 50 Kilometer hoch in die Stratosphäre reicht. Dieser Wirbel ist wie ein großes Tiefdruckgebiet in der Stratosphäre. In der Kälte der Polarnacht verhindert ein sehr starker Westwind am Rand des polaren Wirbels größtenteils den Luftmassenaustausch zwischen Äquator und Pol. Wenn am Südpol im Frühling langsam die Sonne aufgeht und Energie liefert, wird Ozon im polaren Wirbel durch eine chemische Reaktion abgebaut. Mit zunehmender Wärme schwächt sich der Westwind ab. Letztlich kehren sich die Windverhältnisse um und das Ozonloch wird kleiner. Diese Umkehrung der Windverhältnisse hat diesmal erst sehr spät stattgefunden. Ursache war möglicherweise eine ungewöhnlich starke Ausbildung des polaren Wirbels auf der Südhalbkugel.

Dies wiederum wurde dadurch ausgelöst, dass die sogenannten planetaren Wellen zu schwach waren. In der Stratosphäre sorgen diese planetaren Wellen für den Luftaustausch zwischen den Polargebieten und den mittleren Breiten. Sie lassen den polaren Wirbel schwanken und beeinflussen den Wind. Wegen der geringen Aktivität der Wellen verharrte der polare Wirbel aber kreisrund über dem Südpol. Erst ab dem 5. Dezember nahm die Aktivität der Wellen zu und leitete den Wechsel auf die südpolaren Sommerbedingungen ein.

Auswirkungen der Situation im Pazifik

Eine besondere Situation im Pazifik wirkt sich möglicherweise auf die planetaren Wellen aus: In Äquatornähe spielt sich die El-Nino-Southern-Oscillation (ENSO) ab, die alle drei bis sieben Jahre weltweit die Dynamik beeinflusst. Diese beruht auf einer Kopplung zwischen Ozean und Atmosphäre. Die Oberfläche des Pazifiks ist vor der Westküste Lateinamerikas gerade besonders kalt, so dass der Ozean wenig Energie für die planetaren Wellen liefert. Es könnte daher sein, dass der polare Wirbel in der Stratosphäre über der Südhalbkugel auch durch den Einfluss von ENSO so stabil war und damit die Ausbildung des Ozonlochs besonders begünstigt hat.

Im Frühjahr 2020 gab es auf der Nordhalbkugel ebenfalls einen außergewöhnlich starken und stabilen Polarwirbel. Ob ein Zusammenhang mit den aktuellen Werten über der Antarktis besteht, ist allerdings noch unklar.

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