Erstmalig wurde mit einem Klima-Chemie Modell der Einfluss von unerwartet hohen Fluorchlorkohlenwasserstoff-11 (FCKW-11, CFCl3) Emissionen in den vergangenen Jahren auf die stratosphärische Ozonschicht abgeschätzt (Dameris u.a., 2019). Die Ergebnisse dieser numerischen Modellstudie zeigen derzeit noch keine dramatischen Auswirkungen auf die globale Ozonschicht, allerdings werden bereits während der Frühlingsmonate in den Polarregionen zusätzliche Ozonabnahmen gefunden. Ohne die weitere, strenge Kontrolle der Emissionen ozonzerstörender Substanzen durch das Montrealer Protokoll, vor allem von FCKW-11, wird sich die Erholung der Ozonschicht und die Schließung des Ozonlochs deutlich verzögern.
Diese numerische Studie mit dem DLR Klima-Chemie Modell EMAC wurde motiviert durch die in den letzten Jahren beobachteten erhöhten Emissionen von FCKW-11, einem der wichtigsten ozonzerstörenden Substanzen. In einem NATURE-Artikel wurde von Montzka u.a. (2018) der Anstieg der FCKW-11 Emissionen in den letzten 15 Jahren diskutiert, die auf eine Verletzung der Verabredungen des Montrealer Protokolls zu Schutz der Ozonschicht hindeuten. Die von Dameris u.a. gezeigten Ergebnisse basieren auf Modellrechnungen, die von erhöhten FCKW-11 Mischungsverhältnissen am Boden ausgehen. Die Modellergebnisse ermöglichen zum einen eine Abschätzung der Ozonänderungen durch die bisherigen, zusätzlichen FCKW-11 Emissionen, zum anderen konnte gezeigt werden, wie sich die Ozonschicht entwickelt im Falle von weiteren Emissionen in den nächsten Jahren bzw. wenn nun unmittelbar die zusätzlichen Emissionen gestoppt würden.
Es zeigt sich, dass bei gleichbleibend hohen FCKW-11 Emissionen bis zum Jahr 2050 die Ozonschicht insbesondere in den Polarregionen während der Spätwinter- und Frühlingsmonate um etwa 30 Dobson Einheiten reduziert wird, was etwa einer 10-15% Ozonabnahme entspricht (siehe Abbildung 1). Die Analysen von Teilozonsäulen der Stratosphäre weisen darauf hin, dass die deutlichsten Ozonabnahmen in der polaren unteren Stratosphäre stattfinden, wo heterogene chemische Prozesse von Bedeutung sind. Die Ursache für den erhöhten Ozonabbaus liegt hier in dem deutlich erhöhten Chlorgehalt der Stratosphäre, bedingt durch die erhöhten FCKW-11 Werte (siehe Abbildung 2). Des Weiteren konnte gezeigt werden, dass die berechneten Ozonveränderungen in der oberen Stratosphäre recht klein sind. Zum ersten Mal konnte anhand einer detaillierten Ozonbudgetanalyse quantifiziert werden, dass die zusätzlichen Ozonabnahmen durch den erhöhten Chlorgehalt zum Teil durch andere, Ozon bildende und zerstörende Prozesse kompensiert werden.
Die Analysen zeigen ferner, dass bei einer sofortigen, nun wieder vollständigen Umsetzung des Verbots der Produktion und Nutzung von FCKW-11 sowie aller anderen ozonzerstörenden Substanzen wie im Montrealer Protokoll vereinbart, die Auswirkungen der in den letzten Jahren erhöhten FCKW-11 Emissionen nach dem Jahr 2050 zu keinen nachweisbaren Einfluss auf die Ozonschicht mehr führen.