Ozonschicht

Die Ozonschicht ist ein Teil der Stratosphäre. Sie befindet sich etwa in 15 bis 50 Kilometer Höhe und enthält 90 Prozent des atmosphärischen Ozons. Die restlichen zehn Prozent des Ozons befinden sich in der Troposphäre. Der Ozongehalt der Atmosphäre wird in Dobson-Einheiten gemessen (DU, engl.: Dobson Units).

Die energiereiche ultraviolette Strahlung (UV-C) der Sonne wandelt in der Ozonschicht Sauerstoff (O₂) in Ozon (O₃) um. Ein Teil der ultravioletten Strahlung, insbesondere die UV-B-Strahlung, spaltet Ozon wieder in Sauerstoff. So ergibt sich ein chemisches Gleichgewicht zwischen Bildung und Abbau von Ozon, bei dem die Menge von Ozon annähernd gleichbleibt.

Die Absorption solarer ultravioletter Strahlung in der Ozonschicht schützt zum einen die Biosphäre vor diesen schädlichen energiereichen Strahlen und wirkt zum anderen als effektive Heizung der Stratosphäre. Damit haben Änderungen der Ozonverteilung in der Stratosphäre direkte Auswirkungen nicht nur auf die Intensität der UV-Einstrahlung auf die Erdoberfläche, sondern auch auf die thermische Struktur der Stratosphäre und damit auf das globale Klimasystem . Gleichzeitig wirken Veränderungen in der atmosphärischen Zirkulation und in der Emission anthropogener Substanzen auf die Ozonschicht ein. Sie ist damit integraler Teil des globalen Klimasystems.

Messung und Überwachung
Zur Beobachtung der Ozonschicht werden verschiedene Methoden eingesetzt:

• Satellitenmessungen: Seit Ende der 1970er Jahre liefern Instrumente wie TOMS, GOME, SCIAMACHY und neuere Instrumente auf MetOp- und Sentinel-Satelliten kontinuierliche, globale Daten zur Ozonverteilung. Diese Messungen beruhen auf spektroskopischen Methoden, die die charakteristische Absorption oder Emission elektromagnetischer Strahlung durch Ozonmoleküle nutzen. Die Daten werden sorgfältig kalibriert, um Unterschiede zwischen verschiedenen Instrumenten auszugleichen und langfristige Zeitreihen zu ermöglichen.
• Ballonsonden: Ballonsonden steigen bis über 30 km auf und messen dabei den Ozongehalt elektrochemisch. Die Außenluft wird in eine Sensorkammer gepumpt, die mit einer Kaliumjodid-Lösung gefüllt ist. Die Reaktion des in der Luft befindlichen Ozons mit dem Jodid erzeugt ein elektrisches Signal proportional zur Menge an Ozon. Der dabei geflossene Strom kann gemessen und in eine Ozonkonzentration umgerechnet werden.
  Die Werte werden während des Aufstiegs laufend zur Erde gefunkt.
• Boden- und Flugzeugmessungen: Auch vom Boden oder von Flugzeugen aus kann die Ozonkonzentration durch Messung der Infrarotstrahlung bestimmt werden, da Ozon bei etwa 10 µm eine charakteristische Emission zeigt.

Weitere Informationen:

• What is the current state of the ozone layer? (EEA)
• Basic Ozone Layer Science (EPA)
• ozone layer (Britannica)