Abb. 1:Stundenmittel der Ozonkonzentration im Jahr 2003 über dem Versuchsbestand Kranzberger Forst (SFB 607, Referenzfläche, Messungen des Lehrstuhls für Ökoklimatologie, TUM (Schwellenwert des bodennahen Ozons zur Unterrichtung der Bevölkerung ist 180 µg/m3).
Das außergewöhnlich heiße Wetter des Sommers 2003 war ideal für die Bildung von bodennahem Ozon (Basisinformation zu Ozon siehe auch Beitrag "OZON – oben hui – unten pfui"). Auswertungen der Ozonmesswerte des vergangenen Sommers durch das Umweltbundesamt zeigen mehr und längere Schwellenwertüberschreitungen als in den vergangenen 8 Jahren (UBA 2003). In weiten Teilen Europas erreichte die gesundheitsschädliche Ozonbelastung im Sommer 2003 im Vergleich der letzten zehn Jahre wieder Rekordhöhen. Die am stärksten betroffenen Gebiete waren der Südwesten Deutschlands, die Schweiz, der Norden und Südosten Frankreichs, Belgien, Nord- und Mittelitalien sowie Zentralspanien.
Sonne + Stickoxide + VOC = Ozon
Für hohe Ozonkonzentrationen müssen folgende Voraussetzungen erfüllt sein: Das Vorhandensein der Vorläuferstoffe NOx und NMVOC (flüchtige organische Verbindungen ohne Methan), eine intensive Sonnenstrahlung und eine mehrere Tage andauernde stabile Schönwetterperiode, die zu einer Speicherung von Ozon innerhalb der atmosphärischen Mischungsschicht führt. Besonders hohe Ozonwerte wurden während der anhaltenden Hitzewelle im August 2003 gemessen. Eine solche Witterungssituation wurde das letzte Mal im warmen Jahr 1990 beobachtet, demnach war der Sommer 2003 auch in dieser Hinsicht außergewöhnlich.
Verbunden mit Schadstoffemissionen durch Verkehr und Industrie führte die Hitze zu lang anhaltenden Perioden mit hohen Konzentrationen von bodennahem Ozon. Die hohen Temperaturen könnten die Situation auch dahingehend verschärft haben, dass sie zu einer erhöhten Freisetzung von flüchtigen organischen Nicht-Methanverbindungen aus Pflanzen, (z.B. Terpene und Isopren) und aus Lösungsmitteln führen.
Wie kommt es zu solchen Spitzenwerten?
Abb. 2: Summenkurven der Ozonkonzentration der Jahre 2001-2003, Kranzberger Forst, Freising.
Das Umweltbundesamt berichtet: Im Zeitraum vom 1. bis 14. August herrschten für Ozonbildung und Ozonanreicherung (auch der Ozonvorläuferstoffe) über 2 Wochen anhaltend günstige meteorologische Bedingungen. So konnte sich eine stabile Grundbelastung an Ozon bilden, auf der die Spitzen der Schwellenwertüberschreitungen "aufsitzen".
Die Abb. 1 zeigt den Verlauf der Stundenmittelwerte der Ozonkonzentration, wie sie über dem Kronendach auf der Versuchsfläche im Kranzberger Forst, nähe Freising, gemessen wurden. Über das Jahr 2003 (bis November) wurde eine um 34% höhere Ozonbelastung (Summe der Stundenmittelwerte) erreicht als in den vergleichbaren Monaten der Jahre 2002 und 2001 (Abb. 2).
Maßnahmen zur Verminderung der Ozonbelastung wirken bereits
Die Stickstoffoxide stammen zu 61% aus dem Verkehr und NMVOC zu 62% aus der Verwendung von Lösungsmitteln. Die Maßnahmen zur Verringerung dieser Vorläufersubstanzen des Ozons zeigen bereits erste Wirkung, denn ihr Ausstoß ist in Deutschland zwischen 1990 und 2001 um 42% (Stickstoffoxide) bzw. um 50% (flüchtige Kohlenwasserstoffe) zurückgegangen. So haben die Ozon-Spitzenkonzentrationen bzw. die Überschreitungsstunden zwischen 1990 und 2002 deutlich abgenommen. Laut Umweltbundesamt wäre im Jahr 2003 die Ozonbelastung noch höher und die Zahl der Überschreitungen um etwa zehn Prozent größer gewesen, wenn heute in Deutschland noch so viele Ozonvorläufersubstanzen wie 1997 ausgestoßen werden würden.
Allerdings trägt auch das nordhemisphärische "Hintergrund-Ozon", das interkontinental über die gesamte Nordhalbkugel verfrachtet wird, in erheblichem Maße zu den gemessenen Ozonkonzentrationen in Deutschland bei.
