In diesem Kapitel sollen die besonderen Eigenschaften der Stratosphäre (Luftschicht oberhalb der Tropopause) erklärt werden. Dadurch dass die Temperatur oberhalb der Tropopause in ca. 10-18 km Höhe (Grenzschicht zwischen Troposphäre und Stratosphäre) nicht mehr fällt, wird eine intensive Mischung beider Lufträume weitgehend verhindert. Viele von Pflanzen und Menschen emittierten Gase erreichen daher nie die Stratossphäre und die Chemie in dieser Region unterscheidet sich erheblich von der der bodennahen Luftschichten.

Ein kurzer Überblick über die Chemie der Stratosphäre soll gegeben werden. Reaktionen an Eiskristallen, sowie die Chemie von Chlor- und oxidierten Stickstoffverbindungen spielen hier eine grosse Rolle.

Aufgrund der hohen Verweildauer von Stoffen in der Stratosphäre wirken sich direkte Emissionen in diesem Bereich viel stärker aus als in der Troposphäre. Solcher Direkteintrag kann z.B. durch Vulkanausbrüche erfolgen, ist aber weit regelmässiger durch den hoch fliegenden Luftverkehr gegeben. Um das Gleichgewicht hier nicht zu gefährden, wurde bisher eine intensive Nutzung des Luftraumes oberhalb von 10-12 km durch Flugzeuge vermieden, allerdings bewegen sich viele Flüge an der Grenze.

b) Ozonloch

In der Stratosphäre liegt auch die Ozonschicht. Ihre Funktion wird hier erklärt. Ihre Zerstörung vor allem durch das Einbringen von Fluorchlorkohlenwasserstoffen in die Atmosphäre war wohl das erste massive Umweltproblem, an dem die weltweite Auswirkung menschlicher Eingriffe sichtbar wurde. Die zur Ozonzerstörung führenden Prozesse werden erläutert, auch erklärt, warum das Problem über der Antarktis grösser ist als über der Arktis und das Ozonloch eine zeitliche Periodizität hat.

Einerseits wird klar gemacht, dass (im Gegensatz zur oft verbreiteten Meinung) ein über die natürliche Absorption hinausgehender Treibhauseffekt und das Ozonloch durch verschiedene menschliche Eingriffe verursacht werden. Andererseits werden aber auch die Wechselwirkungen - geringere Lichtabsorbtion durch die dünnere Ozonschicht, Abkühlung der Stratosphäre durch globale Erwärmung - zwischen beiden Prozessen erläutert. In einem Ausblick in die Zukunft wird die Abnahme der FCKW über die Luftschichten dargestellt, aber auch erklärt, dass eine Erholung der Ozonschicht u.a. aufgrund der stratosphärischen Abkühlung in den nächsten 50 Jahren nicht garantiert werden kann.

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Text: Elmar Uherek - Max Planck Inst. for Chemistry - Mainz