Wissenschaftler*innen aus China, Deutschland und den USA haben eine unerwartete Verbindung zwischen massiven Waldbränden und der Zusammensetzung der Ozonschicht entdeckt. Die neue Studie soll dabei das fragile Gleichgewicht der Atmosphäre unseres Planeten unterstreichen.

Atmosphäre: Auswirkungen von Waldbränden

Anhand von Satellitendaten und numerischer Modellierung entdeckte das Team, wie Waldbrände, zum Beispiel die katastrophalen Buschbrände in Australien 2019 und 2020, die Atmosphäre auf bisher unbekannte Weise beeinflussen. Die im Fachjournal Science Advances veröffentlichte Studie zeigt, dass ein enormer, rauchhaltiger Wirbel die Aerosolbelastung in der mittleren Stratosphäre der südlichen Erdhalbkugel fast verdoppelt hat.

Damit wurde auch der Ozonabbau in der Atmosphäre entscheidend verändert. Die Ozonschicht ist jedoch ein wichtiges Schutzschild, der das Leben auf der Erde vor schädlicher ultravioletter (UV-)Strahlung bewahrt. Vor mehr als 35 Jahren konnte die Wissenschaft erstmals nachweisen, dass ein riesiges Ozonloch über der Antarktis klafft.

Doch in den letzten Jahrzehnten hat die Ozonschicht deutliche Anzeichen der Erholung gezeigt. Dies liegt auch an einem 1987 unterzeichnetem, internationalen Vertrag, der dazu führte, dass die Produktion zahlreicher Stoffe, die für den Ozonabbau verantwortlich sind, schrittweise eingestellt wurde. „Die Stabilität dieser lebenswichtigen Atmosphärenschicht steht nun jedoch vor einer neuen und unerwarteten Herausforderung“, heißt es in einer offiziellen Pressemitteilung des Max Planck Institute for Chemistry.

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Enormer, rauchgeladener Wirbel

Denn während der verheerenden australischen Waldbrände beobachteten „Forschende einen dramatischen Anstieg stratosphärischer Aerosole – winzige Partikel, die Klima, Gesundheit und Atmosphärenchemie beeinflussen können.“ Der Grund hierfür sei ein völlig neuartiges Phänomen: ein rauchgeladener Wirbel, den die Wissenschaftler*innen „Smoke-charged vortex“ (SCV) nennen.

„Der SCV ist ein kraftvoller, rauchgeladener Whirlpool, der Waldbrandrauch in die mittlere Stratosphäre transportiert und dabei Höhen von bis zu 35 Kilometern erreicht“, erklärt Professor Hang Su vom Institut für Atmosphärenphysik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften. Sobald diese Aerosole solche Höhen erreichten, lösten sie an ihrer Oberfläche eine Reihe chemischer Reaktionen aus. Diese würden sich auch auf die Ozonkonzentrationen in der Atmosphäre auswirken.

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Mögliche Bedrohung für Ozonschicht

Professorin Yafang Cheng vom Max-Planck-Institut für Chemie und Mitautorin der Studie unterstreicht dabei die Bedeutung dieser neuen Erkenntnisse: „Unsere Studie deckt einen unerwarteten und entscheidenden Mechanismus auf, durch den absorbierende Aerosole im Rauch von Waldbränden, wie etwa Ruß, enorme, rauchgeladene Wirbel über Tausende von Kilometern erzeugen und aufrechterhalten können.“ Dadurch werde die stratosphärische Zirkulation grundlegend verändert.

Außerdem mahnt sie, dass weitere Forschungen diesbezüglich nötig sind. Denn die Wirbel können monatelang bestehen bleiben. Aerosole dabei tief in die Stratosphäre tragen und die Ozonschicht auf unterschiedliche Weise beeinflussen. „Dies unterstreicht die Notwendigkeit anhaltender Wachsamkeit und Forschung angesichts des fortschreitenden Klimawandels“, fügt die Forscherin hinzu.

So zeigen die neuen Erkenntnisse, dass Naturereignisse, die durch den Klimawandel verschärft werden, zusätzliche Risiken für diese fragile Atmosphärenschicht darstellen. „Mit der zunehmenden Häufigkeit und Intensität von Waldbränden infolge der globalen Erwärmung könnte die Bildung von SCVs und ihre Auswirkungen auf die Stratosphäre häufiger werden und eine Bedrohung für die Ozonschicht darstellen“, schreiben die Wissenschaftler*innen vom Max Planck Institute.

Quelle: Max Planck Institute for Chemistry, „Smoke-charged vortex doubles hemispheric aerosol in the middle stratosphere and buffers ozone depletion“ (Science Andvances, 2024)

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