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Im Rahmen seiner durch den schweizerischen Nationalfonds unterstützten Doktorarbeit am Institut für angewandte Physik (IAP) der Universität Bern untersucht der Autor anhand von verschiedenen Messgeräten die zeitlichen Veränderungen von Ozon und Wasserdampf in der Atmosphäre. Das IAP, welches zum Oeschger-Zentrum für Klimaforschung der Uni Bern gehört, betreibt sogenannte Mikrowellenradiometer, die die schwache, aber messbare Mikrowellenstrahlung der Ozon- und Wasserdampf-Teilchen messen. Anhand dieser Strahlungsmessungen kann die Verteilung der beiden Gase bis auf 75 Kilometer Höhe in der Atmosphäre berechnet werden.
Messgeräte des IAP stehen momentan in Bern, Zimmerwald, Seoul (Südkorea) und auf der Zugspitze, dem höchsten Berg Deutschlands. Die Mikrowellenradiometer messen Tag und Nacht, mit oder ohne Wolken. Niederschlag und besonders Schnee auf dem Gehäuse sind die einzigen Hindernisse für gute Messungen. Daher muss auch der Schnee vor Ort immer wieder weggeräumt werden.
Kleines Ozonloch über der Schweiz
Im Februar 2008 gab es eine starke Erwärmung der Stratosphäre und eine Verschiebung des polaren Wirbels bis nach Südeuropa. In dieser Zeit verzeichneten die Messgeräte des IAP deutliche Veränderungen im Ozon- und Wasserdampfgehalt der Stratosphäre. Während der stratosphärischen Erwärmung Ende Februar 2008 wurden mehr als 30 Prozent des Ozons über der Schweiz abgebaut. Die Ozonwerte blieben während einer Woche tief, bevor sie wieder auf Normwerte zurückgingen.
In einem Teil der Doktorarbeit ging es darum, herauszufinden, ob es einen Zusammenhang gibt zwischen der stratosphärischen Erwärmung und den gemessenen Ozon- und Wasserdampfveränderungen. Die Analyse von weiteren Messdaten aus Satellitenexperimenten und verschiedene Computersimulationen haben zeigen können, dass der Ozonabbau effektiv auf die Temperaturerhöhung zurückzuführen war. Der Anstieg von 50 °C und mehr hat die chemischen Reaktionen in der Luft auf 30 bis 40 Kilometern Höhe dermassen verändert, dass mehr Ozon abgebaut als aufgebaut wurde. Andererseits hat die Verschiebung des polaren Wirbels zu einem grossflächigen Austausch von polarer und subtropischer Luft geführt. Dieser Austausch hat auf 20 Kilometern Höhe ozonarme und wasserdampfreiche Luft vom Nordpol nach Bern gebracht. Oberhalb von 40 Kilometern kam die Luft hingegen aus dem Süden der USA, wo der Wasserdampfgehalt grösser ist als über Bern.
Langzeitwetterprognosen und Klimaerwärmung
Ein noch besseres Verständnis dieser Mechanismen sollte in Zukunft die Verbesserung von Langzeitwetterprognosen ermöglichen. Dafür wird auf diesem Gebiet, nicht zuletzt auch im Rahmen der Klimaerwärmung, weiterhin geforscht. tf