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Ozonschicht: Abbau und Erholung – UV, FCKW, Ozonloch und Montreal-Protokoll

GeografieWetter und KlimaAlter 15–16

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Vier verknüpfte Ansichten der Ozonschicht. UV: Sonnenlicht durchquert eine Ozonsäule, die Sie wählen; UV-C wird ganz, UV-B teilweise und UV-A kaum absorbiert, und das Spektrum am Boden sowie der UV-Index ändern sich mit Ozon und Sonnenhöhe. Chlor: In einer Box mit Stratosphärenluft spaltet UV-Strahlung FCKW-Moleküle, und jedes Chloratom zerstört immer wieder Ozon (Cl + O₃ → ClO + O₂, ClO + O → Cl + O₂), bis es in einem Reservoir wie HCl gebunden ist; vergleichen Sie mit Stickstoffoxid aus N₂O. Ozonloch: Eine Polarkarte und ein Jahreszeitengraph zeigen, wie sich das antarktische Ozonloch im Frühling öffnet, nachdem polare Stratosphärenwolken Chlor freigesetzt haben, und den viel kleineren Verlust in der Arktis. Montreal-Protokoll: Chlor, Ozon und UV-Index von 1950 bis 2100 mit dem Protokoll und seinen Änderungen, nur mit dem Protokoll von 1987 oder ohne Protokoll.

Lektion: Ozonschicht: Absorption von UV-Strahlung, katalytischer Abbau durch Chlor aus FCKW, das polare Ozonloch und die Erholung dank Montreal-Protokoll

Was sie zeigt

Das Ozon der Stratosphäre absorbiert fast die gesamte UV-C- und den größten Teil der UV-B-Strahlung, sodass nur wenig vom schädlichsten Sonnenlicht den Boden erreicht. Chloratome, die UV-Licht aus FCKW freisetzt, wirken als Katalysator: Jeder Zyklus zerstört Ozon und gibt das Chloratom zurück, sodass ein Atom Tausende Ozonmoleküle abbauen kann. Über der Antarktis setzen Wolken der sehr kalten Polarnacht zusätzliches Chlor frei, und das Frühlingslicht erzeugt das Ozonloch. Das UV-Modell nutzt echte Ozon-Wirkungsquerschnitte; Chlor- und Ozontrends sind vereinfacht und an WMO-Berichte angepasst.

So funktioniert es

Stellen Sie unter UV die Ozonsäule und die Sonnenhöhe ein und drücken Sie Aufzeichnen, um den UV-Index in Tabelle und Graph einzutragen. Wählen Sie unter Chlor Cl aus FCKW oder NO aus N₂O, die Zahl der Moleküle, kreuzen Sie Reservoire an und drücken Sie Start für 60 Modellsekunden. Wählen Sie unter Ozonloch Halbkugel, Jahr und Szenario und drücken Sie Start oder ziehen Sie das Datum. Wählen Sie unter Montreal-Protokoll Szenario und Graph und ziehen Sie die Jahreslinie.

Einstellbare Parameter

  • Ansicht UV-Absorption, Chlor, Ozonloch, Montreal-Protokoll
  • Ozonsäule 100–500 DU
  • Sonnenhöhe über dem Horizont 15–90 °
  • Katalysator Cl aus FCKW, NO aus N₂O
  • Freigesetzte Quellmoleküle 0–6
  • Reservoire (HCl, ClONO₂, HNO₃)
  • Halbkugel Antarktis, Arktis
  • Jahr 1960–2100
  • Datum in der Saison (Tage nach dem 1. Juni bzw. 1. Dezember) 0–213
  • Szenario Protokoll + Änderungen, Nur Protokoll von 1987, Kein Protokoll
  • Graph Emissionen, Chlor, Ozon, UV-Index

Fragen zum Erkunden

  1. Warum steigt der UV-Index an einem Sommertag auf mehr als das Doppelte, wenn sich die Ozonsäule halbiert?
  2. Warum können wenige Chloratome viel mehr Ozonmoleküle zerstören, als es Chloratome gibt?
  3. Warum ist das Ozonloch über der Antarktis viel tiefer als über der Arktis, und warum entsteht es im Frühling?

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