Die langen Schweizer Ozonmessreihen

Die Schweiz besitzt sehr lange Ozon-Messreihen (siehe auch unter GAW-Ozonprogramm), welche an Weltdatenzentren geliefert werden. Sie werden untenstehend zusammenfassend dargestellt. Für weitere Auskünfte, insbesondere bei wissenschaftlichen Untersuchungen, empfiehlt es sich, mit dem MeteoSchweiz-Verantwortlichen Kontakt aufzunehmen.

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Die Ozonschicht in der Stratosphäre befindet sich zwischen 10 und 40 km und ist für alle Lebewesen einen unentbehrlichen Schutz. Dank ihren hohen Ozonkonzentrationen sind wir vor der gefährlichen UV-Strahlung der Sonne geschützt, denn zuviel UV-Strahlung kann Hautkrebserkrankungen verursachen. In Bodennähe hingegen ist Ozon in hohen Konzentrationen für Mensch und Natur schädlich.

Bereits 1926 begann Prof. P. Götz von der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich in Arosa mit den Messungen der Ozonmenge in der Atmosphäre mit Hilfe eines Spektrophotometers, das in England durch Prof. Dobson entwickelt worden war. Diese Ozonmessungen wurden seither mit verschiedenen Instrumenten praktisch ohne Unterbrüche weitergeführt. Dies erlaubt die Ozonentwicklung in der Atmosphäre im Laufe der letzten 80 Jahren zu verfolgen. Aus den Daten der verschiedenen Dobson-Instrumenten wurde mit grosser Sorgfalt eine homogenisierte Datenreihe abgeleitet, welche in der untenstehenden Graphik dargestellt ist.

In der oben stehenden Figur sind die Einsatzperioden der verschiedenen Dobson- und Brewer-Instrumenten mit ausgezogenen horizontalen Linien dargestellt. Die jährlichen Mittelwerte der Ozonsäule - deren grösster Teil sich in der Ozonschicht befindet - sind mit einem Rechteck gekennzeichnet. Die sehr lange Messreihe belegt die Verminderung der Gesamtozonmenge in der Atmosphäre, welche zwischen circa 1970 und 1995 erfolgte. Diese Abnahme beträgt 17 Dobson-Einheiten [DU], oder 5% vom langjährigen Mittelwert zwischen 1926 und 1970. Die Abnahme beginnt um 1970, weil die Emissionen der Ozonschicht abbauenden Substanzen zu dieser Zeit stark zugenommen haben. In den Jahren 1991-92 haben Vulkanaschen in der Stratosphäre den Ozonschichtabbau verstärkt. Seit Mitte der neunziger Jahre hat sich die Ozonschicht über der Schweiz nicht weiter abgeschwächt. Dies wird auch weltweit festgestellt, obschon das Ozonloch im antarktischen Frühling immer noch regelmäßig auftritt. Der in internationalen Vereinbarungen verankerte Verbot von Ozonschicht abbauenden Substanzen hat bereits positive Auswirkungen zur Folge. Eindeutige Zeichen vom Beginn einer Erholung der Ozonschicht sind jedoch noch ausstehend. Sie sind in den nächsten Jahrzehnten erwartet. Bedingt durch einen verstärkten stratosphärischen Austausch zwischen Tropen und Nordpol sollte das Jahr 2010 (in der Grafik nicht aufgeführt) durch recht hohe Ozonsäulenwerte gekennzeichnet sein.

Die Ozonmessungen mittels Ballonsonden wurden in der Schweiz im Jahre 1966 durch Prof. H. U. Dütsch von der Eidg. Technischen Hochschule Zürich eingeführt. Mittels einer chemischen Sonde wird das Ozonprofil zwischen dem Boden und rund 33 km Höhe registriert. Ab 1968 wurden diese Messungen der Aerologischen Station der MeteoSchweiz in Payerne übertragen, weil sie bereits für meteorologische Sondierungen (Druck, Temperatur, Feuchtigkeit, Wind) mit Ballonsonden verantwortlich war. Die Ozonsondierungen erfolgen am Montag, Mittwoch und Freitag. Diese ununterbrochene Sondierungsreihe ermöglicht es, die zeitliche Entwicklung der Ozonmenge in den verschiedenen Atmosphärenschichten nachzuvollziehen.

Veränderung der Ozonkonzentrationen zwischen 1970 und 1995 in verschiedenen Höhen zwischen 0.5 km bis 31 km ü.M., ausgedrückt in prozentualen Konzentrationsänderungen auf den entsprechenden Höhen pro 10 Jahre [% / 10 Jahre].

Veränderung der Ozonkonzentrationen zwischen 1996 und 2009 in verschiedenen Höhen zwischen 0.5 km bis 31 km ü.M., ausgedrückt in prozentualen Konzentrationsänderungen auf den entsprechenden Höhen pro 10 Jahre [% / 10 Jahre].

Die obere Figur unterscheidet sich von der letzteren durch die Untersuchungsperiode: diesmal werden die Jahre 1996 - 2009 behandelt. Zwischen ca. 15 km und 18 km (untere Stratosphäre) hat die Ozonkonzentration immer noch abgenommen. Oberhalb von 18 km (mittlere Stratosphäre) erscheint eine leicht zunehmende Tendenz, welche aber nicht 95%-statistisch signifikant ist. Der Bereich ohne Werte zwischen 10 und 15 km kennzeichnet einen Höhenbereich, in dem keine Veränderungen gefunden werden. Unterhalb von 10 km (Troposphäre) erscheinen abnehmende Tendenzen, welche aber auf den meisten Höhenniveaus nicht 95%-statistisch signifikant sind (die graue Zone umfasst mehrheitlich die Null-Achse dieser Figur). Auch bei dieser Auswertung wurden die bekannten klimabedingten Schwankungen, wie diejenigen aufgrund der Sonnenaktivität, der Vulkanausbrüche und der grossräumigen atmosphärischen Zirkulation, im statistischen Modell berücksichtigt. Die Beendung der Ozonabnahme in der Ozonschicht ist somit ein Erfolg der internationalen Anstrengungen zum Schutz der Ozonschicht. Es bedarf noch einiger Messjahre, bevor erste Zeichen einer Erholung der Ozonschicht mit Sicherheit detektiert werden können. Die mittlere Schutzwirkung des Ozons gegen UV-Strahlung hat seit 1995 nicht mehr abgenommen. Die dick gestrichelte rote Vertikallinie widerspiegelt den Null-Trend der gesamten Ozonsäule seit 1996 (mit 95%-Sicherheitsmarge in feineren Linien).

Die Weiterführung dieser Messungen ist äusserst wichtig, um in den nächsten Dekaden die Erholung der Ozonschicht überprüfen zu können.

• Appenzeller C, AK. Weiss and J. Staehelin (2000), North Atlantic Oscillation modulates total ozone winter trends, Geophys. Res. Let., 27, 1131-1134.
• Weiss AK, J. Staehelin, C. Appenzeller, NRP Harris (2000), Chemical and dynamical contributions to ozone profile trends of the Payerne (Switzerland) balloon soundings, J. Geophys. Res., 106 (D19), p. 22685.
• Staehelin J, NRP Harris, C. Appenzeller, J. Eberhard (2001), Ozone trends: A review, Rev. Geophys., 39 (2), p. 231.
• Favaro G, P. Jeannet, R. Stübi (June 2002), Re-evaluation and trend analysis of the Payerne ozone soundings, Publication of MeteoSwiss Nr. 63, p. 99.