Klima-Chemie-Wechselwirkung
Eingehende Untersuchungen der Variabilität der stratosphärischen Ozonschicht (in etwa 15 bis 40 km Höhe) sowie ihrer langzeitigen Veränderung haben deutlich gemacht, dass eine vollständige Beschreibung der beobachteten Schwankungen nur dann gelingt, wenn sowohl dynamische als auch physikalische und chemische Prozesse sowie deren komplexe Wechselwirkungen (Rückkopplungen) berücksichtigt werden. Ferner ist zu beachten, dass auch Veränderungen in der Troposphäre (Boden bis etwa 10 km Höhe) für Modifikationen der chemischen Zusammensetzung der Stratosphäre (etwa 10 bis 50 km Höhe) im Allgemeinen und der Ozonschicht im Speziellen von Bedeutung sind.
Alle diese Vorgänge hängen aber auch vom jeweiligen Zustand des Klimas ab, welches sich seinerseits verändert. Über Strahlungsprozesse (z. B. Absorption solarer UV-Strahlung, Emission von Wärmestrahlung in den Weltraum) und dynamische Rückkopplungen tragen Veränderungen der chemischen Zusammensetzung der Atmosphäre zudem selbst zu einer Klimaänderung bei. Aus diesem Grund sind die Entwicklung der Ozonschicht und die des Klimas in komplexer Weise miteinander gekoppelt. Dies macht eine belastbare Abschätzung der zukünftigen Entwicklung des Klimas und auch der Ozonschicht äußerst schwierig.
Neben der Analyse von langen Messreihen, vor allem von Satelliten getragenen Instrumenten, können mit Hilfe von numerischen Atmosphärenmodellen einzelne Prozesse in der Atmosphäre identifiziert und hinsichtlich ihrer Bedeutung untersucht werden. So genannte Chemie-Klima Modelle (engl. Chemistry Climate Models: CCMs) bieten darüber hinaus die Möglichkeit, Rückkopplungen von dynamischen und chemischen Prozessen zu untersuchen. Der Vergleich von Modellergebnissen mit entsprechenden Beobachtungsdaten liefert zusätzliche Erkenntnisse, die zu einem besseren Verständnis atmosphärischer Vorgänge und Veränderungen beitragen. Obwohl sich die Qualität von Atmosphärenmodellen in den letzten Jahren deutlich erhöht hat und viele Prozesse in der Atmosphäre zufriedenstellend simuliert werden können, gibt es allerdings immer noch eine Reihe von Unsicherheiten, die auf eine unvollständige Beschreibung atmosphärischer Prozesse in den Modellen und damit auf Lücken im Verständnis hindeuten. Das DLR-Institut für Physik der Atmosphäre arbeitet in Kooperation mit vielen anderen nationalen und internationalen Arbeitsgruppen zusammen, um hier zu verlässlicheren Abschätzungen zukünftiger Entwicklungen zu gelangen.