Auch in der Stratosphäre gibt es Anzeichen für das nahende Ende des Winters: die groß-skalige dynamische Aktivität nimmt seit Mitte Dezember 2009 zu und scheint in den nächsten Tagen zusammenzubrechen – ein Anzeichen für die Umkehr von Winter- auf Sommerzirkulation.
Bis zu den ersten Messungen des Ozonlochs vor etwa 30 Jahren, war der stratosphärische Höhenbereich zwischen ca. 15 und 50km, kaum von Interesse. Aufgrund der Tatsache, dass sich etwa 50% der atmosphärischen Luftmassen unterhalb von 5km aufhalten, konzentrierte man sich vor allem auf diesen Bereich, der durch die Wetterentwicklung unmittelbaren Einfluss auf den Menschen hat. Unmittelbaren Einfluss auf uns hat aber auch das sich in der Stratosphäre befindliche Ozonmaximum, die Ozonschicht, die uns vor der in großen Mengen schädlichen UV-Strahlung schützt.
Die Ausprägung der Ozonschicht im Allgemeinen und des Ozonlochs im Speziellen sind sowohl durch chemische als auch durch dynamische Prozesse in der Atmosphäre, die planetaren Wellen, bestimmt. Das sind Wellenphänomene, die den gesamten Globus umspannen und für den großräumigen Energie- und Impulstransport in der Atmosphäre verantwortlich sind. Ozon vollzieht in bestimmten Höhenbereichen die Bewegungen planetarer Wellen nach, und macht sie damit sichtbar. Untersucht man die Ozonkonzentration in der Atmosphäre, so erhält man damit immer auch ein Bild der dynamischen Situation. Solche Analysen werden am DLR routinemäßig in Form des sogenannten Dynamischen Aktivitätsindex (DAI) erstellt, täglich aktualisiert, und im ICSU/WMO Weltdatenzentrum für Fernerkundung der Atmosphäre, WDC-RSAT, verfügbar gemacht (http://wdc.dlr.de).
Der DAI spiegelt die Aktivität planetarer Wellen getrennt für die jeweilige Hemisphäre in der Stratosphäre wider. Sie nimmt typischerweise im Laufe eines Winters zu, bis sie endgültig etwa im März zusammenbricht (siehe Abbildung 1). Damit verbunden ist die Umstellung der atmosphärischen Zirkulation von Winter- auf Sommerbedingungen. Der stete Anstieg wird normalerweise einmal pro Winter jäh unterbrochen, meist verbunden mit einer Stratosphärenerwärmung, einem der dramatischsten Phänomene in der Atmosphäre. Die sehr kalte winterliche Stratosphäre erwärmt sich innerhalb weniger Tage um mehrere 10°K, unter Umständen kommt es sogar zu einer großräumigen Zirkulationsumkehr, also einer kurzfristigen Umstellung von Winter auf Sommer. Dieses Phänomen wirkt der Entstehung des Ozonslochs entgegen, weil Luftmassen aus niedrigen geographischen Breiten mit polaren Luftmassen vermischt werden, wie Abbildung 2 zeigt. Sehr deutlich erkennt man hier die Verschiebung und den Aufbruch des ozonarmen Bereiches am 26. Januar 2010, basierend auf Daten des Instruments GOME-2 auf dem Satelliten MetOp, die am DLR, und in Kooperation mit EUMETSAT, routinemäßig in ein 4D-Var-Atmosphärenmodell assimiliert werden. Stratosphärenerwärmungen sind ein wesentlicher Grund warum das klassische Ozonloch bisher nur auf der Südhalbkugel beobachtet wird. Hinweise auf eine Stratosphärenerwärmung finden sich auch entsprechend der DAI-Zeitreihe des aktuellen Winters Ende Januar diesen Jahres (siehe Abbildung 3). Seitdem nimmt die Aktivität der planetaren Wellen wieder zu. Geprägt ist sie von Pulsen verschiedener Stärke, die auf planetare Wellen selbst, bzw. ihre Wechselwirkungen zurückzuführen sind. Es ist zu erwarten, dass der momentane Anstieg in den nächsten Tagen durch die endgültige Umstellung der Zirkulation beendet wird.