Foto: PantherMedia / cookelma
Ein Team des Max-Planck-Instituts für Chemie in Mainz und der Universität Heidelberg hat mithilfe des deutsche Umweltsatelliten EnMAP erstmals die beiden Luftschadstoffe Kohlendioxid (CO₂) und Stickstoffdioxid (NO₂) zeitgleich in den Abgasfahnen von Kraftwerken beobachtet. Die neue Methode besticht durch eine räumliche Auflösung von nur 30 Metern und kann industrielle Emissionen aus dem All mit bisher nicht gekannter Genauigkeit erfassen.
Die Ergebnisse dieser Forschungsarbeit wurden in der Fachzeitschrift Environmental Research Letters veröffentlicht. Sie markieren einen Meilenstein für die satellitengestützte Überwachung von Treibhausgasen und Luftschadstoffen: Zum ersten Mal konnten NO₂ und CO₂ mithilfe eines Satelliten gleichzeitig und direkt über einzelnen Kraftwerken gemessen werden. Die hohe räumliche Auflösung der EnMAP-Daten ermöglicht es, die Ausbreitung von Abgasfahnen über Distanzen von mehreren zehn Kilometern zu verfolgen. Darüber hinaus erlaubt die Methode eine quantitative Auswertung der Emissionen sowie eine Analyse der chemischen Umwandlungsprozesse in der Atmosphäre. Die ermittelten NOₓ/CO₂-Verhältnisse liefern zudem Hinweise auf Eigenschaften und Effizienz der untersuchten Kraftwerke.
Satellit EnMAP eröffnet neue Möglichkeiten
Kohlendioxid und Stickoxide zählen zu den wichtigsten menschengemachten Luftschadstoffen. Sie wirken sich erheblich auf Klima, Gesundheit und Luftqualität aus. Satellitenmessungen gelten als unverzichtbares Werkzeug zur unabhängigen Überwachung von Emissionen, stoßen jedoch bislang an technische Grenzen. Viele Sensoren verfügen über eine zu geringe räumliche Auflösung, um punktuelle Quellen wie Kraftwerke exakt zu erfassen. Atmosphärische Effekte wie Wolken oder chemische Reaktionen erschweren die Auswertung zusätzlich. Besonders bei CO₂ stellt der hohe atmosphärische Hintergrund eine Herausforderung dar, da er die vergleichsweise schwachen Emissionssignale oft überdeckt.
Da NO₂ und CO₂ häufig gemeinsam ausgestoßen werden, nutzt man bislang bekannte Emissionsverhältnisse, um aus NO₂-Messungen auf CO₂-Emissionen zu schließen. Bisher fehlte ein Messinstrument, das beide Gase gleichzeitig mit hoher räumlicher Auflösung erfassen kann. Die nun entwickelte Methode schließt diese Lücke: Erstmals ist es gelungen, beide Gase synchron und mit hoher Präzision direkt über den Emissionsquellen zu messen und ihr Verhältnis exakt zu bestimmen. EnMAP wurde ursprünglich für die Fernerkundung von Landoberflächen entwickelt und übermittelt Aufnahmen mit einer Genauigkeit von 30 x 30 Metern. Der Satellit liefert eine vergleichsweise geringe spektrale, dafür aber gute räumliche Auflösung.
Neue Einblicke durch Satellitenmessungen
Christian Borger, Erstautor der Studie, betont: „Es ist uns gelungen, mithilfe der EnMAP-Daten die Verteilung von CO₂ und NO₂ in Abgasfahnen einzelner Kraftwerke zu bestimmen, etwa über Anlagen in Saudi-Arabien sowie in der südafrikanischen Highveld-Region, einem der weltweit größten Emissions-Hotspots.“ Der Satellit EnMAP kann also selbst kleinräumige Emissionsquellen präzise erfassen. Die gewonnenen Daten ermöglichen es, Emissionen einzelner Kraftwerke hochaufgelöst zu bestimmen und daraus das Verhältnis von NOₓ zu CO₂ abzuleiten. Dies liefert wichtige Informationen über Technologie, Effizienz und Betriebsweise der Anlagen.
Darüber hinaus eröffnen die Messungen neue Möglichkeiten, die chemische Umwandlung von NO zu NO₂ in den Abgasfahnen zu analysieren. Dieser Prozess, der eine zentrale Rolle in der atmosphärischen Chemie spielt, konnte bislang nur durch aufwendige Flugzeugmessungen untersucht werden. Die Nutzung von Satellitendaten bietet hier entscheidende Vorteile: Sie ermöglicht eine weltweit einheitliche und vergleichbare Erfassung industrieller Emissionen von Treibhausgasen und anderen Luftschadstoffen.
Impulse für die Zukunft der Satellitenüberwachung
Die Forschungsergebnisse unterstreichen die wachsende Bedeutung hochauflösender Satelliten für die unabhängige Kontrolle von Treibhausgasen und anderen Schadstoffen. Die Möglichkeit, CO₂ und NO₂ gleichzeitig und präzise zu messen, setzt neue Standards für die Überwachung industrieller Emissionen. Dies ist ein wichtiger Schritt, um die Auswirkungen von Treibhausgasen auf das Klima besser zu verstehen und wirksame Maßnahmen zum Schutz der Umwelt zu entwickeln.
Ein Beitrag von:
