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In Nordamerika und Europa sind die Emissionen von Ozonvorläufern wie Stickoxiden (NOx) und flüchtigen organischen Verbindungen (VOC) zwischen 2000 und 2018 um die Hälfte zurückgegangen, vor allem dank strenger Richtlinien zur Luftreinhaltung. Der Ozongehalt der Luft - und damit das Risiko für die menschliche Gesundheit – sank jedoch nicht im gleichen Maße. Erklärungen stützten sich bislang vor allem auf Vermutungen. Für mehr Klarheit haben jetzt Wissenschaftler vom Forschungsinstitut für Nachhaltigkeit (RIFS) und Kolleg*innen gesorgt. Ihre Studie, erschienen in der Zeitschrift Atmospheric Chemistry and Physics, weist die zunehmende Rolle von im Ausland erzeugtem Ozon nach.
Einerseits waren Europa und Nordamerika mit ihren Anstrengungen zur Verbesserung der lokalen Luftqualität erfolgreich: Durch die Umsetzung strenger Luftqualitätsrichtlinien reduzierten sie die Emissionen von Ozonvorläufern erheblich. Zu den Maßnahmen gehörten die Festlegung strengerer Emissionsnormen für Fahrzeuge und industrielle Prozesse, die Förderung sauberer Technologien und die Nutzung des technologischen Fortschritts. Infolgedessen sanken die Ozonwerte in den Sommermonaten. Jedoch stiegen die Werte im Winter und Frühjahr, so dass sich die jährliche Ozonbelastung für die Bevölkerung nicht wesentlich veränderte.
„Die beobachteten saisonalen und jährlichen Veränderungen werden seit den frühen 2000er Jahren in Studien diskutiert. Diese verweisen auf eine Vielzahl möglicher Ursachen, zum Beispiel das verstärkte Eindringen von Ozon aus der Stratosphäre aufgrund des Klimawandels und höhere Ozonimporte aus Regionen mit rasch steigenden Emissionen, insbesondere in Ostasien. Hinzu kommt ein verringerter Ozonabbau im Winter aufgrund des Rückgangs der lokalen NOx-Emissionen. Es ist wichtig zu verstehen, dass dasselbe NOx, das bei Sonneneinstrahlung Ozon erzeugt, dieses umgekehrt bei Abwesenheit von Sonnenlicht auch abbaut. Alle Erklärungen für die Veränderungen blieben jedoch weitgehend im Bereich statistischer Vermutungen", erklärt Erstautor Tabish Ansari.
Mit Hilfe von Simulationen unter Verwendung eines atmosphärischen Chemie-Transportmodells mit einem neuartigen, am RIFS entwickelten System zur Emissionskennzeichnung konnte das Forschungsteam die globale Ozonverteilung modellieren und sie den ursprünglichen Emissionen aus verschiedenen Regionen und Sektoren zuordnen. Die Ergebnisse zeigen, dass die Vorteile lokaler Emissionskontrollen durch einen zunehmenden Anteil von im Ausland produziertem Ozon aufgehoben werden. Folglich können frühere Annahmen über die Rolle des zunehmenden ausländischen Beitrags nun als gesichert gelten. „Der Anstieg der NOx-Emissionen aus Regionen wie Ostasien, insbesondere China, und der zunehmende Beitrag des internationalen Schiffsverkehrs tragen erheblich zum hemisphärischen und interkontinentalen Transport von Ozon bei", sagt Ansari.
Luftschadstoffe aus Asien erreichen Europa und Amerika
Der Studie zufolge ist auch der zunehmende Einfluss natürlicher NOx-Emissionen, zum Beispiel durch Vegetation, Waldbrände und Blitze, auf die Ozonbildung bemerkenswert. Die natürlichen NOx-Emissionen haben nicht wesentlich zugenommen, produzieren aber derzeit mehr Ozon. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die Konkurrenz durch NOx-Emissionen aus anthropogenen Quellen wie der Industrie oder dem Fahrzeugbau abgenommen hat. Da weniger anthropogenes NOx zur Bildung von Ozon in der nordamerikanischen und europäischen Luft zur Verfügung steht, ist das natürliche NOx aktiver geworden. Diese Art des Wettbewerbs zwischen Molekülen ist ein bekanntes Phänomen in der Atmosphärenchemie.
Die Autor*innen betonen, dass eine wirksame Ozonreduzierung internationales Engagement und Zusammenarbeit erfordert. Die Entwicklung eines vertrauensvollen Dialogs auf der Grundlage zuverlässiger Schätzungen des Ozontransports zwischen den Regionen ist entscheidend für die Umsetzung wirksamer Maßnahmen. Regionale Maßnahmen allein reichen nicht aus, um Schadstoffe wie Ozon zu bekämpfen, die lange genug in der Atmosphäre verbleiben, um sich über Kontinente hinweg zu verbreiten.
Dr. Tabish Ansari
tabish.ansari@rifs-potsdam.de
Ansari, T., Nalam, A., Lupaşcu, A., Hinz, C., Grasse, S., & Butler, T. M. (2025). Explaining trends and changing seasonal cycles of surface ozone in North America and Europe over the 2000-2018 period: a global modelling study with NOx and VOC tagging. Atmospheric Chemistry and Physics, 25(22), 16833-16876. https://doi.org/10.5194/acp-25-16833-2025
Merkmale dieser Pressemitteilung:
Journalisten
Chemie, Gesellschaft, Politik, Umwelt / Ökologie
überregional
Forschungsergebnisse
Deutsch
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