Neuere Messungen in der Atmosphäre ergaben Rekorde
Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW) sind vollständig künstlich hergestellte Gase, die in einer Vielzahl von Anwendungen wie Kühlung, Klimaanlagen oder als chemische Lösungsmittel eingesetzt werden. Seit den 80er Jahren werden sie durch eine Reihe von internationalen Verträgen zunehmend reguliert. Das weltweit ratifizierte Montrealer Protokoll von 1987 beschränkt die Freisetzung von FCKW in die Atmosphäre, wo sie zur Zerstörung der Ozonschicht beitragen: eine Region hoch oben in der Stratosphäre, die schädliche ultraviolette (UV-)Strahlung absorbiert und das Leben darunter schützt.Dennoch: Trotz eines seit 2010 geltenden weltweiten Verbots haben die Konzentrationen von fünf ozonabbauenden Chemikalien in der Atmosphäre wieder Rekordwerte erreicht – so das Blatt THE CONVERSATION und ein Artikel in Nature am 03.04.2023.
Klimaanlagen an Häusern in Hanoi – Foto © Gerhard Hofmann, Agentur Zukunft für Solarify
Ziel des Montrealer Protokolls war es, einen Rückgang der FCKW-Konzentration in der Atmosphäre zu bewirken, indem die Produktion dieser Chemikalien kontrolliert und zunehmend eingeschränkt wurde. Dies hat bei vielen ozonabbauenden Stoffen gut funktioniert, weshalb sich die Ozonschicht langsam erholt. Daher ist der jüngste Anstieg der atmosphärischen Konzentrationen von fünf FCKW recht überraschend.
Unsere Ergebnisse sind zwar besorgniserregend, sollten aber als Frühwarnung betrachtet werden. Die Auswirkungen aller fünf FCKW auf die Erholung der Ozonschicht sind noch gering. Dennoch wissen wir nicht genau, woher sie kommen. Das könnte sich in Zukunft ändern, und wir sollten die kumulative Wirkung dieser Emissionen auf die menschliche Gesundheit und die Umwelt nicht ignorieren.
Das globale Bild
Unser Team hat Luftproben aus der ganzen Welt analysiert und sich dabei auf so genannte „Hintergrund“-Standorte konzentriert, die weit entfernt von den Quellen dieser FCKW oder überhaupt von industriellen Emissionen liegen. Ein Beispiel ist das Cape Grim Observatorium an der abgelegenen Westküste Tasmaniens. Dies ist die Grundlage für unsere Bewertung der Bedrohung durch diese Chemikalien, da es die globalen Trends ihrer Konzentration in der Atmosphäre aufzeigt.
Unsere wichtigsten Ergebnisse für den Zeitraum 2010-2020 sind zweierlei. Erstens: Die Konzentrationen von FCKW-13 und FCKW-113a setzten ihren zuvor beobachteten – und rätselhaften – Anstieg fort. Der Anstieg der FCKW-113a-Konzentrationen beschleunigte sich um 2016 sogar noch. Zweitens waren die Konzentrationen von FCKW-114a und FCKW-115 seit den 2000er Jahren stabil, während die von FCKW-112a sogar zu sinken begonnen hatten. Alle diese Stoffe begannen jedoch um 2013-2014 zu steigen.
Diese Beobachtungen in Verbindung mit zusätzlichen Kenntnissen über die atmosphärische Zirkulation und darüber, wie FCKW durch chemische Reaktionen aus der Atmosphäre entfernt werden, ermöglichten es uns, die globalen Emissionen dieser fünf Gase zu schätzen. Ihre Schädigung der Ozonschicht lässt sich durch ihr Ozonabbaupotenzial ausdrücken, das angibt, wie viel Ozon im Vergleich zu der gleichen Menge FCKW-11 zerstört würde, was für jedes FCKW unterschiedlich ist.
Das Ergebnis ist eine Erleichterung. Die Emissionen zwischen 2010 und 2020 führten nur zu einem sehr geringen Verlust von etwa 0,002 % des weltweiten stratosphärischen Ozons.
Allerdings ist aus zwei Gründen keine Zeit zum Ausruhen. Alle fünf FCKW sind ebenfalls starke Treibhausgase und verbleiben, einmal emittiert, über Jahrzehnte bis Jahrhunderte in der Atmosphäre. Ihr Erwärmungseffekt entsprach im Jahr 2020 bereits ungefähr dem der gesamten CO?-Emissionen der Schweiz. Und wenn diese Emissionen weiter ansteigen, wird auch ihr Beitrag zum Klimawandel zunehmen. Die Persistenz dieser Gase in der Atmosphäre muss ernst genommen werden: Alle Emissionen sind ein Vermächtnis, mit dem sich künftige Generationen auseinandersetzen müssen.
Den Quellen auf der Spur
Der erste Schritt zur Vermeidung künftiger Emissionen besteht darin, herauszufinden, woher die derzeitigen Emissionen stammen. Es gab bereits einige Hinweise in früheren Studien, die wir gesammelt und mit unseren eigenen Informationen kombiniert haben, z. B. über den genauen Zeitpunkt, zu dem die Emissionen begannen, sich zu beschleunigen.
Wir fanden heraus, dass drei der fünf FCKW (FCKW-113a, FCKW-114a und FCKW-115) bei der Herstellung anderer Chemikalien erzeugt werden können, was im Rahmen des Montrealer Protokolls erlaubt ist, vor allem bei den teilhalogenierten Fluorkohlenwasserstoffen (HFKW). HFKW haben FCKW in vielen Anwendungen als ozonfreundliche Alternative ersetzt. Wie FCKW sind sie jedoch Treibhausgase, und ihre Produktion wird jetzt in vielen Ländern im Rahmen der Kigali-Ergänzung des Montrealer Protokolls von 2016 reduziert, was die klimabedingte Erwärmung um 0,5 °C verringern könnte.
Es ist wahrscheinlich, dass die FCKW während des Produktionsprozesses austreten, wo sie entweder als Ausgangsstoff (ein chemischer Bestandteil zur Herstellung einer anderen Chemikalie) oder als Ergebnis einer unvollständigen Umwandlung des Ausgangsstoffs in die Zielchemikalie verwendet werden. Die Produktion von HFKW hat in den Entwicklungsländern nach dem Verbot von FCKW im Jahr 2010 einen regelrechten Aufschwung genommen, was in etwa mit dem Anstieg der Emissionen dieser fünf FCKW zusammenfällt.
Die Produktion von HFKW wird in den nächsten Jahren voraussichtlich weiter zunehmen, was zu einem Anstieg der Emissionen dieser FCKW führen könnte. FCKW-113a wird zur Herstellung mindestens eines Fluorkohlenwasserstoffs (HFO) verwendet, einer Alternative zu FKW, die das Klima nicht aufheizt und noch lange Zeit verwendet werden kann. Auch wenn HFKW und HFO unbedenklichere Alternativen zu FCKW sind, können bei ihrer Herstellung dennoch Kosten für das Ozon entstehen, wenn FCKW weiterhin in die Atmosphäre entweichen.
Für die beiden anderen FCKWs, FCKW-13 und FCKW-112a, konnten wir keine plausible Quelle finden. Die Tatsache, dass ihre Emissionen zunehmen und wir nicht wissen, warum, ist an sich schon besorgniserregend.
Zeit für Neuauflage von Montreal?
Das Montrealer Protokoll war ein großer Erfolg für die Verringerung der Emissionen von ozonabbauenden Stoffen. Die gesamten FCKW-Emissionen betragen heute nur noch etwa 5 % ihres Höchststandes in den späten 1980er Jahren. Dennoch steht eine Zunahme der Häufigkeit einiger FCKW in der Atmosphäre immer noch im Widerspruch zu den Zielen des Abkommens – und ihre Beseitigung, indem sie undichte Stellen in industriellen Prozessen verstopfen, könnte einen leichten Sieg darstellen, um diese landesweiten Emissionen ozonabbauender und klimawärmender Gase zu reduzieren.
Die Länder, die das Protokoll unterzeichnet haben, müssen sorgfältig abwägen, welche Maßnahmen erforderlich sind, um diese trendbrechenden Emissionen zu unterbinden. In der Zwischenzeit werden wir weiterhin mit unseren Augen am Himmel die Fortschritte bei einer ganzen Reihe von erdschädigenden Gasen überwachen.
->Quellen:
- Autoren: Luke Western – Wissenschaftlicher Mitarbeiter im Bereich Atmosphärenforschung, Universität Bristol, und: Johannes Laube – Honorardozent, Zentrum für Ozean- und Atmosphärenwissenschaften, Universität von East Anglia
- theconversation.com/countries-agreed-to-ban-ozone-depleting-chemicals-in-the-1980s-but-we-found-five-cfcs-increasing-to-record-levels-in-the-atmosphere
- Originalpublikation: Luke M. Western, Martin K. Vollmer, Paul B. Krummel, Karina E. Adcock, Paul J. Fraser, Christina M. Harth, Ray L. Langenfelds, Stephen A. Montzka, Jens Mühle, Simon O’Doherty, David E. Oram, Stefan Reimann, Matt Rigby, Isaac Vimont, Ray F. Weiss, Dickon Young & Johannes C. Laube: Global increase of ozone-depleting chlorofluorocarbons from 2010 to 2020, in: Nature Geoscience (2023), Published: 03 April 2023 – nature.com/s41561-023-01147-w