Ozonschicht

D'Ozonschicht ass e Beräich vun héijer Konzentratioun vum Spueregas Ozon (O3) an der Äerdatmosphär, haaptsächlech an der ënneschter Stratosphär. Et entsteet do aus dem Loftsauerstoff, an deem hir Molekülle O2 duerch den energieräichsten Deel vum Sonneliicht (UV-C) zu Sauerstoffatome gespléckt ginn. D'Atome verbanne sech dann direkt mat jee engem weideren O2 zu O3.

Ozon selwer ass vill méi liichtempfindlech wéi O2. Et absorbéiert UV-C an UV-B a schëtzt domat Planzen, Organismen, Déieren a Mënsche viru Stralenschied. Wann en Ozon-Molekül en UV-Photon absorbéiert, gëtt et zwar gespléckt, awer an den allermeeschte Fäll mécht dat fräigesaten O-Atom gläich nees Ozon. Nëmmen d'Ausnamen, haaptsächlech O + O3 → 2 O2, bedeiten e Verloscht vun Ozon.

Ozon huet groussen Afloss op d'Temperatur vun der Stratosphär, engersäits iwwer d'UV-Absorptioun, anerersäits ass et als gewénkelt Molekül IR-aktiv a straalt Wäermt of.

Als Entdecker vun der Ozonschicht gëllen déi franséisch Physiker Charles Fabry an Henri Buisson. Si haten 1913 duerch UV-spektroskopesch Miessungen Ozon an héijen Atmosphärschichten nogewisen.

 Global Verdeelung 
Déi effektiv Liewensdauer vum Ozon ass grouss genuch, datt et vun de luese Stréimunge vun der Stratosphär global transportéiert gëtt: Obwuel dat meeschten Ozon am Beräich vum Equator entsteet, ass de gréissten Deel vum Ozon an den temperéierten an héije Breeten, am Héichteberäich tëscht 15 a 25 Kilometer. D'Sailenhéicht, gemooss an Dobson-Eenheeten (DU), ass an den temperéierte Breeten tëscht 300 a 400 DU, an héijere Breeten am Fréisummer deels iwwer 500 DU, woubäi 100 DU enger Stäerkt vun 1 mm entspriechen. An den Trope gëtt d'Ozonschicht vum Opstroum aus der Troposphär op 20 bis 30 km Héicht ugehuewen an op 200 bis 300 DU ausgedënnt. Déi global geréngste Säilenhéicht ass am sougenannten Ozonlach, dat sech reegelméisseg am Fréijoer vun der Antarktis opdeet, munchmol wäit ënner 200 DU.Antje Dethof: Assimilation of ozone data in the ECMWF model (PDF; 5,9 MB), ECMWF, 2005.

 Prozesser 
D'Photolys vun engem Sauerstoffmolekül (O2) bei Wellelängten ënner 240 nm liwwert zwéin Sauerstoffatome, déi sech jeeweils un e weidere Sauerstoffmolekül bannen, sou datt zwéin Ozonmoleküllen entstinn:
3 O2 → 2 O3 (Wellelängt < 240 nm)

Ozon absorbéiert laangwellegt UV-Liicht, bis ongeféier 300 nm, woubäi d'Ozonmolekülle jee e Sauerstoffatom ofsplécke. Deen Atom fënnt an den allermeeschte Fäll gläich nees Uschloss un e Sauerstoffmolekül, sou datt d'Ozonunheefung kaum ofhëllt:
O3 + O2 → O2 + O3 (Wellelängt < 300 nm)

An enger propperer Stratosphär ass den heefegste Verloschtprozess d'Reaktioun vun engem Sauerstoffatom mat engem Ozonmolekül. Dobäi entstinn zwee gewéinlech Sauerstoffmoleküllen:
O + O3 → 2 O2

Dat ass dee sougenannte Ozon-Sauerstoff-Zyklus, bei deem d'Mengt vum Ozon bal konstant bleift.

 Observatiounsméiglechkeet 
Trotz der klenger Zuel vun Ozonmolekülle an 15 bis 30 km Héicht mécht sech d'Ozonschicht bei zwéin atmosphäresche Phenomeener wärend der Dämmerung bemierkbar, déi alle béid op d'Chappuis-Absorptioun zeréckzeféiere sinn:Götz Hoeppe: Himmelslicht, Spiegelbild des Erdklimas, Freie Universität Berlin:

 Direkt no Sonnenënnergank resp. viru Sonnenopgankass d'Blofierwung vum Himmel haaptsächlech op d'Absorptiounswierkung vum Ozon zeréckzeféieren an net – wéi soss um Dageshimmel – op d'Rayleigh-Streeung. Datt d'Chappuis-Absorptioun Ursaach vun der Fierwung ass, gouf eréischt 1952 vum amerikanesche Geophysiker Edward Hulburt (1890–1982) erkannt.
 Kuerz viru Sonnenop- respektiv no Sonnenënnergank ass de sougenannte Äerdschiedbou ze gesinn. Dobäi handelt et sech ëm eng horizontno blogro Sträif a Géigepositioun zu der Sonn. De franséische Meteorolog Jean Dubois hat erausfonnt, datt Faarf och op d'Absorptiounswierkung vum Ozon zeréckzeféieren ass.

 Äerdgeschicht 
Viru ronn 3,5 Milliarde Joer hat d'Äerdatmosphär nach kee fräie Sauerstoff (O2). Mam Optriede vun der éischter oxygen-phototrophen (bei der Photosynthes O2 fräisetzenden) Mikroorganismen, warscheinlech Cyanobakterien, huet d'Fräisetzung vu Sauerstoff aus Waasser ugefaangen (O2). De fräigesate Sauerstoff (O2) koum awer am Ufank net an d'Atmosphär, mä gouf bei der Oxidatioun vun der am Waasser geléisten oneedele Metall-Ionen, virun allem Fe2+, an dem och am Waasser geléiste Sulfid verbraucht. Eréischt wou no ganz laanger Zäit déi Oxidatiounen ofgeschloss waren, konnt sech fräie Sauerstoff an der Äerdatmosphär usammelen. Déi Phas vun der Entwécklung vun der Äerdatmosphär gëtt als grouss Sauerstoffkatastroph bezeechent. Duerch Konvektioun an Diffusioun koum Sauerstoff bis an d'Stratosphär, wou dann duerch den Ozon-Sauerstoff-Zyklus d'Ozonschicht entstoung.

 Ozonlach 

Am Joer 1981 hat den Veerabhadran Ramanathan beschriwwen, datt eleng de ganz staarken Dreifhauseffet vun der Fluorchlorkuelewaasserstoffe d'Äerdatmosphär bis an d'Joer 2000 ëm e ganze Grad opwierme géif, wann d'Emissiounevun deem Gas net dramatesch reduzéiert gëtt.Spencer Weart: The Discovery of Global Warming: Other Greenhouse Gases. Center of History am American Institute of Physics, aip.org Als Bestanddeel bestëmmter Gase, besonnesch duerch Fluorchlorkuelewaasserstoffer (FCKW), komme Chlor a Brom an d'Stratosphär, déi als Radikal katalytesch zum Ofbau vum Ozon bäidroen. An der Polarnuecht iwwer der Antarktis komme Wolleken an d'Spill, fir déi et soss an der dréchener Stratosphär ze waarm ass. Op deene Partikelen parken d'Schuedstoffer a gi bei Sonnenopgank am Fréijoer massiv fräi. Am ënneschten Deel vun der Stratosphär gëtt doduerch den Ozon bannen e puer Woche bal vollstänneg ofgebaut. Eréischt wann de Polarwirbel instabil gëtt, drénge méi ozonräich Loftmassen an d'Ozonlach eran a maachen et zou, wärend ozonaarm Loft munchmol bis Südamerika an Australien virstoussen an do zu héijen UV-B-Wäerter féieren. Auswierkunge sinn z'erwaarden, awer schwéier z'erfaassen.

Déi stratosphäresch Ozonschicht steet net a Verbindung mam buedemno heefeg optriedendem Ozon bäi Summersmog.

 Bedeitend Wëssenschaftler bei der Erfuerschung vun der Ozonschicht 
 Alfred Cornu (1841–1902) hat entdeckt, datt d'Sonnespektrum ënner 300 nm ofbrécht.
 Carl Dorno (1865–1942), Grënner vun der Stralungsklimatologie.
 Gordon Dobson (1889–1976) hat als éischten déi joreszäitlech Schwankunge vun der Ozonschichtdéckt erkannt.
 Hans-Karl Paetzold (1916–2002) hat 1971 d'Verletzungsgefor vun der Ozonschicht duerch héichfléiend zivil Iwwerschallfliger gewarnt.
 Erich Regener (1881–1955) hat d'Sauerstoff-Ozon-Gläichgewiicht an der Atmosphär erfuerscht.
 Paul Crutzen (1933) gouf am Joer 1995 - zesumme mam Mario J. Molina an dem Frank Sherwood Rowland - "fir seng Aarbechten iwwer d'Chimie vun der Äerdatmosphär, besonnesch iwwer d'Bildung an Ofbau vum Ozon" mam Nobelpräis fir Chimie ausgezeechent.

 Um Spaweck 

 www.wissenschaft.de – "Ozonschicht huet sech stabiliséiert"
 www.wissenschaft.de – "Wéineg Sonnenaktivitéit bremst Erhuelung vun der Ozonhüll"

Kategorie:Äerdatmosphär