Mount Maunganui – Das Ozonloch

Auf meinem Weg nach Blenheim, wo ich für einige Wochen auf dem Weinberg arbeiten will, lege ich in Mount Maunganui einen weiteren Zwischenstopp ein. Der Urlaubsort an der Ostküste der Nordinsel liegt zwei Stunden südlich der Coromandel Peninsula und ist für mich – nach der doch recht anstrengenden Arbeit im Freizeitpark „The Waterworks“ – der perfekte Ort, um ein paar Tage zu entspannen. Der Grund dafür: Mount Maunganui besitzt einen der größten Sandstrände Neuseelands, der sich insbesondere bei Surfern großer Beliebtheit erfreut. Am Fuße des namensgebenden Bergs, der gleichzeitig die größte Sehenswürdigkeit des Ortes ist, tummeln sich bei gutem Wetter hunderte Badegäste und genießen die Sonne. Dabei fällt auf, dass der Sonnenschutz eine deutlich größere Rolle zu spielen scheint als beispielsweise in Europa. Und das hat einen guten Grund: Wie wir uns im Laufe des Artikels näher ansehen werden, sieht sich ganz Ozeanien seit einigen Jahrzehnten einer in der Menschheitsgeschichte vollkommen neuen Gefahr ausgesetzt.

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Der kilometerlange Strand von Mount Maunganui

Der Ursprung des Problems, das in den gängigen Medien als „Ozonloch“ bezeichnet wird, liegt mehrere Kilometer über der Erdoberfläche. Unser Planet ist von einer Lufthülle umgeben, die wir Atmosphäre nennen und für das Leben auf der Erde von existenzieller Bedeutung ist. Diese Hülle gliedert sich in mehrere Teile: Die Troposphäre (bis in etwa 11 Kilometer Höhe), die Stratosphäre (zwischen 11 und 50 Kilometer Höhe) sowie vier weitere Schichten, hinter denen schließlich der Weltraum beginnt. Die unteren beiden Schichten sind im Wesentlichen aus den Bestandteilen unserer Atemluft aufgebaut. In einem (am unteren Ende liegenden) Teil der Stratosphäre, Ozonschicht genannt, konzentriert sich jedoch noch eine weitere Verbindung, die ebenfalls eine wichtige Rolle spielt: Ozon.

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In der Troposphäre, der niedrigsten der sechs Schichten, spielen sich Wettervorgänge ab. Hier befinden sich auch die Wolken, die wir von der Erdoberfläche aus beobachten können.

Ozon ist ein Treibhausgas, das aus drei Sauerstoffatomen besteht (chemische Formel O3) und durch die Spaltung von Sauerstoffmolekülen (O2) entsteht. Verbinden sich zwei gespaltene Sauerstoffradikale (einzelne Sauerstoffatome) jeweils mit einem vollständigen Sauerstoffmolekül, entstehen zwei Ozonmoleküle. In der Ozonschicht (deren Name ein wenig irreführend ist, da Stickstoff und Sauerstoff immer noch über 99 Prozent der Schicht ausmachen) ist nun eine besonders große Menge des Treibhausgases konzentriert – rund 90 Prozent des gesamten Vorkommens in der Atmosphäre. Und diese Schicht nimmt eine elementare Rolle ein: Sie schützt unseren Planeten vor den schädlichen Wirkungen energiereicher Sonnenstrahlung, die ansonsten ungehindert auf die Erdoberfläche treffen würde. Wir können sie also als eine Art Schutzschild betrachten.

Nicht jeder Strahlungstyp, der von unserer Sonne ausgeht, ist schädlich. Es wird ein breites Spektrum an elektromagnetischer Wellen emittiert (verschiedene Wellentypen, die sich in Frequenz und Wellenlänge unterscheiden), wovon wir einen bestimmten Bereich (Strahlen mit einer Wellenlänge zwischen 380 und 750 Nanometern/nm) als sichtbares Farbspektrum wahrnehmen. Bei den angesprochenen Wellen, die ohne das Wirken der Ozonschicht für große Probleme sorgen würden, handelt es sich um die kurzwellige ultraviolette Strahlung (UV-Strahlung). Diese gliedert sich in drei Bereiche auf: Die für das Leben auf der Erde vergleichsweise ungefährliche UV-A-Strahlung (Wellenlänge zwischen 315 bis 400 nm), die wesentlich gefährlichere UV-B-Strahlung (280 bis 315 nm) sowie die tödliche UV-C-Strahlung (190 bis 280 nm).

Glücklicherweise erreicht nur ein Teil dieser Strahlung die Erdoberfläche: Den Sauerstoff- und Ozonmolekülen der Atmosphäre gelingt es, 100 Prozent der UV-C-Strahlung sowie 90 Prozent der UV-B-Strahlung zu absorbieren. Würden die elektromagnetischen Wellen mit höherer Intensität (mehr Strahlung pro Fläche und Zeit) auf die Erde treffen, wären die Folgen weitreichend! Zwei der bekanntestes Beispiele: Zellen von Pflanzen und Tieren würden zerstört werden, während der Mensch (genau wie viele andere Lebewesen) von zahlreichen Augen- und Hautkrankheiten gefährdet wäre.

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Was für das menschliche Auge nicht sichtbar ist: Die Zusammensetzung der Sonnenstrahlung, die unseren Planeten erreicht, kann variieren.

Soweit die Ausgangslage – denn diese Fakten sind keinesfalls nur theoretischer Natur. Schon seit mehreren Jahrzehnten arbeitet die Ozonschicht nicht mehr wie gewünscht. Normalerweise wird das reaktive Ozon gleichermaßen gebildet und abgebaut – doch dieses Gleichgewicht ist außer Kontrolle geraten. In den letzten Jahrzehnten wurden weitaus mehr Ozonmoleküle abgebaut, als unter Einfluss der UV-Strahlung nachgebildet werden können. Urheber dieser Fehlentwicklung ist einmal mehr die Menschheit. In den 1930er Jahren erlebte in die Industrie ein neu entdeckter chemischer Stoff einen beispiellosen Ausschwung: Fluorkohlenwasserstoffe, umgangssprachlich als FCKWs bekannt. Aufgrund ihres niedrigen Siedepunktes eignen sich die Stoffe hervorragend als Kühlmittel, wurden aber auch als Treibgas in Sprühdosen oder Reinigung- und Lösungsmittel verwendet. Die neuen Verbindungen, im Jahr 1889 vom amerikanischen Maschinenbauingenieur Thomas Midgley erfunden, galten als Wundermittel mit blühender Zukunft.

Leider übersahen die handelnden Personen ein wichtiges Detail: FCKWs, die in die Umwelt gelangen, sind aufgrund ihrer speziellen Zusammensetzung in der Lage, Ozon abzubauen. Und genau das geschah – eine gefährliche Kettenreaktion wurde in Gang gesetzt. Unter dem Einfluss energiereicher Sonnenstrahlung werden FCKW in der Stratosphäre so gespalten, dass Chlorradikale (einfache Chloratome) entstehen. Diese sind in der Lage, mit Ozonmolekülen zu Sauerstoff-Molekülen und Chloroxid (CO) zu reagieren – eine simple Reaktion, die allerdings weitreichende Folgen hat. Weitere Halogene, beispielweise Brom und Fluor, können eine ähnliche Rolle einnehmen.

Um die Gefährlichkeit des Ganzen zu verstehen, müssen wir uns den chemischen Ablauf im Detail ansehen. Die oben dargestellte Reaktion zwischen Chloratomen und Ozonmolekülen ist nur der erste Teil des Vorgangs: Reagiert eines der entstandenen Chloroxid-Radikale mit einem weiteren Ozonmolekül, entsteht neben einem Sauerstoff-Molekül erneut ein einfaches Chlor-Atom. Im Laufe der beiden Schritte werden also zwei Ozonmoleküle zerstört, während das als Katalysator dienende Chlor unverändert aus der Reaktion hervorgeht. Folglich ist es in der Lage, direkt das nächste Ozonmolekül anzugreifen. Auf diese Weise setzt sich die Reaktion – der Abbau der Ozonschicht – immer weiter fort. Bis das Chlor-Atom durch eine zufällige Abbruchreaktion fest an eine andere Verbindung gebunden wird, kann es ganze 100.000 Ozonmoleküle zerstören!

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Kleiner Eingriff, große Wirkung: Menschliche Dummheiten können gewaltige Prozesse aus dem Gleichgewicht bringen

Da die Menschheit im Zuge von Globalisierung und wirtschaftlichem Aufschwung sehr viele FCKWs in die Umwelt gespeist haben und somit sehr viel Chlor in die Stratosphäre gelangt ist, hat die dargestellte Reaktion großen Schaden angerichtet. Ist in einem Teil der Schicht die Hälfte der Ozonkonzentration abgebaut worden, spricht man von einem „Ozonloch“. Die ehemalige Schutzschicht ist nicht mehr in der Lage, die schädliche UV-B-Strahlung abzuschirmen. Die Folgen sind unter anderem die oben angedeuteten Haut- und Augenkrankheiten, in erster Linie Hautkrebs, und das Absterben von pflanzlichen und tierischen Zellen.

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Auffällig: In Neuseeland sind viele Strände vollkommen verlassen

Das erste Ozonloch entdeckten Forscher Anfang der 1970er-Jahre über der Antarktis. Der Ort mag auf den ersten Blick verwundern, werden die meisten schädlichen Stoffe doch über Nordamerika, Europa und Asien ausgestoßen! Doch in der Antarktis herrschen durch die Kälte besondere Bedingungen, unter denen sich im Winter sogenannte „Stratosphärewolken“ bilden, die aus den Kristallen verschiedener Säuren bestehen. Auf den Oberflächen dieser Wolken laufen – einfach ausgedrückt – Reaktionen ab, bei denen in erster Linie Verbindungen zerstört werden, die sich als Reaktionspartner der schädlichen Chlorradikale eignen. Die oben genannten Abbruchreaktionen, die den Abbau der Ozonschicht auf ein Atom bezogen beenden, finden also deutlich seltener und später statt.

Inzwischen wurde über der Arktis eine vergleichbare Gefahr beobachtet, wobei das dortige Ozonloch starken Schwankungen unterliegt und weitaus weniger ausgeprägt ist. Dass die direkt unter dem großen Ozonloch liegende Antarktis bislang nicht von der Menschheit besiedelt wurde, ist nur ein schwacher Trost: Die Tier- und Pflanzenwelt leidet erheblich unter der verstärkten Sonneneinstrahlung, und auch die umliegenden Regionen bekommen die Folgen zu spüren – in erster Linie Australien und Neuseeland. Im Jahr 2016 entdeckte ein Schweizer Klimaforscherteam, dass es noch weitaus verblüffendere Zusammenhänge gibt: So scheint das Ozonloch auch die deutlich gestiegenen Niederschläge im rund 10.000 Kilometer entfernten tropischen Pazifik verursacht zu haben!

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Es gibt kaum einen besiedelten Ort auf unserem Planeten, an dem die Sonnenstrahlung gefährlicher ist als in Neuseeland

Dass der Sonnenschutz in Mount Maunganui und allen anderen Stränden Neuseelands so im Vordergrund steht, hat also einen triftigen Grund. Die Hautkrebsquote in Ozeanien ist exorbitant hoch, obwohl es die Neuseeländer mit dem Schutz sehr ernst nehmen: Am Strand sieht man kaum Menschen mit freiem Oberkörper, und auch sonst wird fast immer eine Kopfbedeckung getragen – ob beim Wandern, Kanu fahren oder der Arbeit auf dem Weinberg. Ein wichtiger Tipp für alle Reisenden: Der Sonnenschutz ist sowohl im Sommer, als auch im Winter und bei bewölktem Wetter von Bedeutung! Denn auch Wolkendecken sind nicht in der Lage, die teilweise zerstörte Schutzschildfunktion einzunehmen.

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Ob auf der Arbeit …
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… oder beim Wandern: Der Sonnenschutz spielt in Neuseeland eine große Rolle

Im Gegensatz zu vielen anderen auf dieser Website behandelten Probleme ist das Phänomen der schwindenden Ozonschicht allerdings ein scheinbar gelöstest. In den 1980er-Jahren wurde der Menschheit Schritt für Schritt klar, welch großen Schaden die Fluorkohlenwasserstoffe anrichten. Die Folge war das 1987 verabschiedete und 1989 in Kraft getretene „Montreal-Protokoll“, welches die Nutzung von FCKWs weltweit strikt verbietet. 197 Staaten unterzeichneten das Abkommen, das Wirkung zeigt: Bis heute ging der FCKW-Einsatz weltweit um 95, in Deutschland sogar um 98 Prozent zurück. Seit der Jahrtausendwende macht sich das auch in der Stratosphäre bemerkbar, wo der Chlorgehalt langsam abnimmt. Zurecht gilt das Montreal-Beispiel als Beispiel für gelungene Umweltpolitik.

Für Entwarnung ist es dennoch zu früh: Die Größe des Ozonlochs über der Antarktis schwankt noch immer stark und nähert sich regelmäßig dem Rekordwert, der im Jahr 2000 gemessen worden ist. Zudem scheint die Ozonschicht in anderen Regionen dünner zu werden. Mögliche Ursachen dafür sind der fortschreitende Klimawandel sowie sogenannte VSLS (Very Short-Lived Substances) – Chemikalien, die als Ersatzstoffe für die verbotenen FCKWs eingeführt wurden und zunächst als ozonunschädlich galten. Die Zukunftsaussichten gelten dennoch als gut: 2014 schrieben die Weltorganisation für Meteorologie (WMO) und das UN-Umweltprogramm (UNEP) in einem gemeinsamen Bericht, dass das sich das Ozonloch bis ins Jahr 2050 schließen könnte und die Gefahren erhöhter UV-B-Strahlung somit gebannt wären. Die Diagnose wird noch immer als realistisch angesehen. Die betroffenen Menschen – in erster Linie die Bevölkerung Australiens und Neuseelands – wird sich also noch einige Jahrzehnte mit entsprechenden Schutzmaßnahmen auseinandersetzen müssen

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Eine offene Frage: Welche Auswirkungen haben Aspekte des Klimawandels auf die Ozonschicht?

Im Kontext von GLOBALIZED ist die Geschichte der Ozonschicht ein wertvolles Beispiel für gleich zwei Thesen. Zum einen zeigt sich, wie ein vergleichsweise kleiner menschlicher Eingriff ein für alle Lebewesen existenzielles System gefährden oder sogar zerstören kann. Ein vergleichbares, noch lange nicht gelöstes Problem, ist das langsame Erliegen der Meeresströmungen. Auf der anderen Seite zeigt das Montreal-Protokoll (wenngleich auch diese Maßnahme erst getroffen wurden, als eindeutige Folgen für den Menschen deutlich geworden waren), wie unter bestimmten Leitsätzen erfolgreiche Umweltpolitik betrieben werden kann: Das Problem wurde global angegangen, der Vertrag legte anstelle von Etappenquoten das einzig vertretbare Endziel fest, und technische Errungenschaften der Globalisierung stellen die planmäßige Entwicklung sicher. Einmal mehr zeigt sich: Wenn wir schnell und entschlossen handeln, können viele der in den vergangenen Jahrzehnten verursachten Probleme noch immer gelöst werden. Und dann wäre der Weg in eine bessere Zukunft frei.

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