Heidelberger Physiker weisen Salpetersäure-Kristalle über den Polen nach, eine Schlüsselsubstanz für den Ozonabbau

Atmosphärenphysiker des Max-Planck-Institutes für Kernphysik in Heidelberg spürten erstmalig die lang gesuchten Salpetersäure-Kristalle – eine Schlüsselsubstanz für den Ozonabbau – in polaren Stratosphärenwolken auf. Diese Leistung gelang ihnen mit Hilfe eines eigens dafür entwickelten Teilchenanalysators. Die Salpetersäure-Kristalle sind ein entscheidender Bestandteil in der Reaktionskette, die zum Abbau von Ozon in der Atmosphäre führt. Die Wissenschaftler veröffentlichten ihre Ergebnisse in der Fachzeitschrift Science (1. Dezember, 290, S. 1756 – 1758, 2000).

In den Wintermonaten bilden sich über der Antarktis und über der nördlichen Polarregion in 15 bis 25 Kilometern Höhe sogenannte Stratosphärenwolken (PSC). Die Wolken entstehen durch Kondensation von Wasser und Salpetersäure an vorhandenen Schwefelsäure-Aerosolen bei minus 80 Grad Celsius. Sinkt die Temperatur weiter, so können sich größere Stücke Wassereis mit darin gelöster Salpetersäure bilden.

An der Oberfläche der Stratosphärenwolken laufen die chemischen Reaktionen ab, die inaktive Chlorverbindungen wie Chlorwasserstoff in molekulares Chlor umwandeln. Bei der Rückkehr des Sonnenlichts in die Polarregion zerlegt sich das Chlormolekül schnell in Chloratome, die das Ozon zerstören und so den Ozon-Abbau auslösen. Trotz ihrer grossen Bedeutung für die Ozonchemie gibt es bisher kaum chemische Analysen der PSCs. Ihre Zusammensetzung und auch ihr Aggregatzustand – ob fest oder flüssig – ist entscheidend für die Aktivierung von Chlorverbindungen.

Am 25. Januar 2000 stieg eine Ballongondel beladen mit Instrumenten europäischer und amerikanischer Wissenschaftler von Kiruna (Schweden) in den Himmel auf, um die Polarwolken zu untersuchen. In einer Höhe von 20 bis 23 Kilometern durchkreutzte die Gondel mehrmals die polaren Stratosphärenwolken. Während des Fluges wurde mit dem Teilchenanalysator eine chemische Analyse durchgeführt und so die schon lange vorhergesagten Salpertersäure-Kristalle aufgespürt.

Auch in diesem Winter werden wieder zwei Gondeln über Kiruna aufsteigen, um die polaren Wolken und den Einfluss der Salpetersäure-Kristalle auf den Ozon-Abbau zu untersuchen.

Informationen über das Ozonloch, seine Entdeckung und die Chemie, die dahintersteckt, finden Sie auf einer deutschen Seite des Centre for Atmospheric Science der Universität Cambridge.