Klimatische Wirkung von Ozon

Die mittlere globale Konzentration von Ozon hat seit Beginn der Industrialisierung zugenommen und wird auch im 21. Jahrhundert weiter zunehmen. Ozon hat damit deutlich zur anthropogenen Treibhauswirkung beigetragen und wird das auch weiterhin tun, regional allerdings sehr unterschiedlich.

Klimatische Wirkung von Ozon

Welche Auswirkungen hat die veränderte Konzentration des troposphärischen Ozons auf den Strahlungshaushalt der Atmosphäre und das Klima? Ozon absorbiert Strahlung sowohl im langwelligen als auch - im Unterschied zu den langlebigen Treibhausgasen - in geringerem Maße im kurzwelligen Bereich. Die Absorption im langwelligen Bereich ist bei 9,6 μm besonders hoch, da hier Wasserdampf nur sehr schwach absorbiert. Die kurzwellige Absorption ist vor allem über den Polen wichtig, da Ozon hier zusätzlich zu der einfallenden Sonnenstrahlung auch noch die reflektierte Strahlung absorbiert, wodurch sich die hohen Werte über Eis- und Schneeflächen in den hohen nördlichen Breiten erklären (vgl. Abb. 4). Der Strahlungsantrieb durch Ozon seit Beginn der Industrialisierung beträgt nach Modellberechnungen etwa 0,4 W/m2, was ungefähr 20% des Strahlungsantriebs der langlebigen Treibhausgase (Kohlendioxid, Methan, Distickstoffoxid und FCKW) ausmacht bzw. etwa dem direkten Strahlungsantrieb durch Sulfat-Aerosole, allerdings mit umgekehrtem Vorzeichen, entspricht. Bis 2050 haben Modellprognosen einen zusätzlichen Antrieb von 0,25 bis 0,4 W/m2 berechnet.9

Geographische Verteilung des Strahlungsantriebs von Ozon
Abb. 4:
Modellberechnung der geographischen Verteilung des Strahlungsantriebs von Ozon an der Tropopause seit vorindustrieller Zeit in W/m2 im Sommer (Juni-August)10

Aus dem Strahlungsantrieb seit der vorindustriellen Ära folgt ein Anstieg der globalen bodennahen Temperatur durch die anthropogene Ozon-Zunahme um etwa 0,28 oC. Durch die unterschiedliche geographische Verteilung von Ozon sind die Effekte regional sehr verschieden. Auf der Nordhalbkugel wird der Temperaturanstieg auf 0,4 oC, mit Maximawerten im Lee der industrialisierten Gebiete in Europa, Asien und Nordamerika von 0,8 oC, auf der Südhalbkugel auf 0,2 oC geschätzt.11 Außerdem hat die Zunahme des troposphärischen Ozons seit vorindustrieller Zeit zur Abnahme der Temperatur der unteren Stratosphäre um fast 1 oC geführt. Das wiederum hat Folgen für den stratosphärischen Ozongehalt, da durch die Verringerung der Temperaturen des polaren Vortex die Wiederherstellung der ursprünglichen Ozonschicht trotz verminderter FCKW-Emission in die Stratosphäre verzögert werden könnte. Eine ähnliche Wirkung haben natürlich auch die übrigen Treibhausgase.

Anmerkungen:
9. IPCC 6.5.2.2; Hauglustaine, D.A., and G.P. Brasseur (2001): Evolution of Tropospheric Ozone under Anthropogenic Activities and Associated Radiative Forcing of Climate, Journal of Geophysical Research 106, 32337-32360
10. verändert nach Mickley, L. J.; Jacob, D. J.; Field, B. D.; Rind, D. (2004): Climate response to the increase in tropospheric ozone since preindustrial times: A comparison between ozone and equivalent CO2 forcings, J. Geophys. Res., Vol. 109, No. D5, D05106 10.1029/2003JD003653
11. Mickley, L. J.; Jacob, D. J.; Field, B. D.; Rind, D. (2004): Climate response to the increase in tropospheric ozone since preindustrial times: A comparison between ozone and equivalent CO2 forcings, J. Geophys. Res., Vol. 109, No. D5, D05106 10.1029/2003JD003653