Präzise Landkarte der Stickoxidemissionen Schadstoff-Schleudern per Satellit lokalisieren

Industrie und Straßenverkehr verschmutzen die Luft – je nach Qualität der Filteranlagen und Abgaskatalysatoren mehr oder weniger stark. Um die Emissionen großflächig zu erfassen und zu quantifizieren, kommen Satelliten zum Einsatz. Deren Ergebnisse wurden nun mit einer neuen Methode eines internationalen Forscherteams deutlich verbessert, sodass sich z.B. einzelne Kohlekraftwerke kilometergenau lokalisieren lassen.

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Max-Planck-Institut für Chemie

Mainz – Stickoxide (NO und NO₂) tragen wesentlich zur Luftverschmutzung bei. Um die Luftqualität möglichst gut vorherzusagen und Strategien zur Reduktion der Verschmutzung zu entwickeln, sind präzise Emissionsdaten notwendig. Dazu helfen unter anderem tägliche Satellitenmessungen. Das Messgerät blickt dabei auf eine bestimmte Fläche und registriert alle Schadstoffe zwischen Erdboden und Satellit. Da die Schadstoffwerte oftmals stark variieren, werden sie in der Regel über einen Zeitraum von mehreren Monaten gemittelt. Der Haken: Wechselnde Winde „verschmieren“ die vom All aus ermittelten Emissionswerte und verringern so das räumliche Auflösungsvermögen der Messungen.

Wissenschaftlern aus Deutschland, China und den USA ist es nun gelungen, die räumliche Auflösung der Stickoxidemissionsdaten deutlich zu verbessern und so die ausgestoßenen Schadstoffmengen besser zu bestimmen. Das Team unter Leitung des Max-Planck-Instituts für Chemie kombinierte Winddaten mit Messungen des kürzlich gestarteten Forschungssatelliten S5P/Tropomi der Europäischen Weltraumorganisation ESA. Aus dem horizontalen Transport des Schadstoffs kann auf die zugrunde liegenden Emissionen geschlossen und so das Verschmieren des Signals zurückgerechnet werden.

Unterschätzte Feinstaubquelle

Ultrafeinstaub: Moderne Kohlekraftwerke emittieren am meisten

Präzise Schadstoffermittlung aus dem All

„Unser Verfahren macht es möglich, punktuelle Emissionsquellen wie einzelne Kohlekraftwerke von der Hintergrundverschmutzung auf bis zu zwei Kilometer genau zu lokalisieren“, sagt Steffen Beirle, Erstautor der Studie. „Wir können die emittierten Schadstoffmengen auch zuverlässiger quantifizieren.“ Laut Beirle lassen sich damit beispielsweise Emissionsinventare auf ihre Aktualität und räumliche Muster hin überprüfen. In solchen Emissionsinventaren wird erfasst, wie viel Treibhausgase und Luftschadstoffe einzelne Länder produzieren. Nationale und internationale Konventionen wie das Kyoto-Protokoll verpflichten Länder zur Angabe dieser Daten.

Für die Gegend um die saudi-arabische Hauptstadt Riad entstand mithilfe der neuen Methode ein detailliertes Emissionsmuster, das die Schadstoffemissionen der verschiedenen Öl- und Gaskraftwerke in der Umgebung abbildet. Das Emissionsmuster erlaubt die eindeutige Zuordnung zu Punktquellen und Trennung von Kraftwerken und anderen Quellen wie Verkehr. Das gleiche wiederholten die Wissenschaftler für Deutschland und Südafrika. Hier sind Kohlekraftwerke die größten Einzelquellen von Stickoxiden.

Die Stickoxidwerte erhielten die Forscher vom Messgerät Tropomi, dem Tropospheric Monitoring Instrument der ESA. Dieses Spektrometer misst neben Stickoxiden auch andere Schadstoffe und Treibhausgase wie Kohlenmonoxid, Formaldehyd, Ozon und Methan und fliegt an Bord des Sentinel-5 Precursor (S-5P) Satelliten der ESA seit Oktober 2017 um die Erde.

Originalpublikation: Steffen Beirle, Christian Borger, Steffen Dörner, Ang Li, Zhaokun Hu, Fei Liu, Yang Wang und Thomas Wagner: Pinpointing Nitrogen Oxide Emissions from Space, ScienceAdvances, Vol. 5, no. 11, 2019; DOI: 10.1126/sciadv.aax9800

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