Ozon ist ein natürliches Spurengas in der Erdatmosphäre. In der unteren Atmosphäre trägt Ozon dazu bei, Wärme einzufangen, um die Erde warm zu halten. In der oberen Atmosphäre spielt es eine noch wichtigere Rolle, indem es schädliche ultraviolette (UV) Strahlen der Sonne filtert. Übermäßige UV-Strahlung zerstört Hautzellen, verursacht Krebs und Katarakte und kann zu Makuladegeneration führen. Ohne eine schützende Ozonschicht gäbe es kein Leben auf der Erde, wie wir es kennen. Aus diesem Grund waren Wissenschaftler und Umweltschützer auf der ganzen Welt sehr besorgt, ein großes Ozonloch über der Antarktis zu entdecken.
Künstlich hergestellte Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW), Chlor und Brom werden mit der Bildung des Ozonlochs zugeschrieben. FCKW, das in Aerosolprodukten, Klimaanlagen und Kühlgeräten verwendet wird, wurden in den 108er Jahren in 1980 Ländern verboten; sie werden jedoch weiterhin von älteren Produkten, die noch verwendet werden, in die Atmosphäre freigesetzt. Darüber hinaus schätzen Experten, dass etwa die Hälfte des Broms in der Atmosphäre vom Menschen stammt, zusammen mit fast dem gesamten Chlor.
FCKW steigen in die Atmosphäre auf und wandeln sich durch Einwirkung anderer Verbindungen, extremer Kälte und Sonnenlicht in Chloratome um. Chloratome verwandeln Ozonmoleküle in Sauerstoff. Das Problem dabei ist, dass Sauerstoff in der unteren Atmosphäre zwar gut zu atmen ist, aber keine UV-Strahlen filtert. FCKW öffnen in unserer Schutzatmosphäre quasi „ein Fenster“. Dieses Fenster im Ozon bildet sich über der Antarktis.
Diese abgelegene Region mag wie ein seltsamer Ort für ein Ozonloch erscheinen. Die Antarktis ist von keinem dauerhaften Menschen bevölkert und bleibt unberührt. Warum ist das Loch nicht über dicht besiedelten Gebieten, in denen FCKW und andere Treibhausgasemissionen bekanntermaßen hoch sind? Es stellt sich heraus, dass die Antwort mit der Erdrotation und anderen klimatologischen Faktoren zu tun hat.
Erstens sorgt die Rotationsbewegung der Erde dafür, dass sich alle in die Luft freigesetzten Gase oder Emissionen, ob natürlich oder vom Menschen, mehr oder weniger gleichmäßig über die Troposphäre oder die untere Atmosphäre über einen Zeitraum von etwa einem Jahr verteilen. Nach Angaben der Environmental Protection Agency (EPA) dauert es dann zwei bis fünf Jahre, bis sich diese Gase in und durch die Stratosphäre oder obere Atmosphäre ausgebreitet haben. Von hier aus spielt das Klima eine Rolle bei der sich ändernden Chemie der FCKW und ihrer Rolle bei der Entstehung des Ozonlochs.
Im Winter verhindert die schiefe Achse der Erde, dass Sonnenlicht auf den Südpol scheint. Dadurch sinken die Temperaturen in der Atmosphäre über der Antarktis auf bis zu -108° Celsius. Kühle Luft, die vom Südpol herabsteigt, erzeugt in den mittleren Breiten über der Antarktis einen „Winterwirbel“ aus zirkulierenden Winden, der wie ein riesiger Whirlpool wirkt. Dies verhindert effektiv, dass sich das Ozon über der Antarktis mit dem größeren atmosphärischen Pool des Planeten vermischt.
Während die Temperaturen im sonnenlosen Winter weiter sinken, beginnen sich über der Antarktis Polar Stratosphärische Wolken (PSCs) oder Wolken aus Salpetersäure-Eiskristallen zu bilden. Auf diesen Eiskristallen sammeln sich FCKW-Verbindungen, die sich mit den Salpetersäure-Verbindungen verbinden, die die FCKWs in aktivere Formen von Chlor umwandeln. Diese Verbindungen bauen sich über die lange Wintersaison auf.
Wenn der Frühling kommt und Sonnenlicht auf die Wolken trifft, spaltet UV-Strahlung die Mutterader der Chlormoleküle in hochaktive Chloratome. Jedes einzelne Chloratom kann eine riesige Menge Ozonmoleküle zerstören und in Sauerstoff umwandeln. Das Ergebnis ist ein außer Kontrolle geratener Prozess, der die Schutzgase auffrisst und ein riesiges Loch im Ozon erzeugt.
Jedes Jahr überwachen Wissenschaftler das Loch, während es sich saisonal ausdehnt und zusammenzieht. Im Jahr 2005 maß das Ozonloch eine erstaunliche Größe von 10 Quadratkilometern oder ungefähr dreimal so groß wie die Vereinigten Staaten. Nur das Jahr 25,899,881 übertraf diesen zweifelhaften Rekord mit einem Loch, das 2003 Millionen Meilen maß.
Wenn sich die Jahreszeiten ändern und der Wirbel nachlässt, wird der obere Bereich nicht mehr isoliert, die Temperaturen steigen und die Öffnung im Ozon schrumpft. Wissenschaftler gehen jedoch davon aus, dass sich das Loch möglicherweise erst im Jahr 2065 vollständig von selbst repariert. Das weniger geschädigte Ozon über dem Nordpol wird voraussichtlich bis etwa 2040 heilen.
Obwohl es ermutigend sein mag, dass wir eine Vorhersage für die Erholung des Ozonlochs haben, gibt es noch eine andere Sorge. Der Ozonabbau findet mit einer Rate von wenigen Prozent pro Jahr statt, am deutlichsten in den mittleren Breiten der Erde. Während Wissenschaftler Schwierigkeiten haben, dieses Phänomen zu verstehen, besteht für den Menschen aufgrund einer stärkeren UV-Exposition ein erhöhtes Risiko für Krebserkrankungen, sowohl durch eine dünnere schützende atmosphärische Decke als auch durch das Ozonloch. Diese komplexen Bedingungen sind auch eng mit der globalen Erwärmung verbunden.