Das Auge am Himmel

Mithilfe neuer Satellitendaten hat Greenpeace die weltweit größten Quellen von Stickoxiden ausgemacht. Die Verursacher können sich jetzt nicht mehr verstecken. Auch für die Messung von Treibhausgasen bieten Satelliten große Chancen.


Ein Satellit über der Erde.
Der Nasa-Satellit Aura misst Ozon, Stickstoffdioxid, andere Luftschadstoffe und Methan. (Foto: NASA/​Wikimedia Commons)

Die Provinz Mpumalanga im Osten Südafrikas ist bei uns vor allem für Zebras, Gnus, Elefanten und Löwen bekannt, denn dort liegt der bei Safari-Touristen beliebte Kruger-Nationalpark. Aber die Provinz hat einen traurigen Rekord aufgestellt.

Denn dort gibt es nicht nur seltene Tierarten. In Mpumalanga befindet sich auch die größte Industrieregion Südafrikas mit über einem Dutzend Kohlekraftwerken. Laut einer Analyse von Greenpeace ist die Kohleregion die schmutzigste der Welt, was den Stickoxid-Ausstoß angeht.

Messen kann man das sogar vom All aus. Greenpeace hat für die Analyse Daten des neuen europäischen Satelliten Sentinel-5P analysiert. Der misst seit einem Jahr die Konzentration von Stickstoffdioxid (NO2), Schwefeldioxid, Methan und anderen Schadstoffen in der Atmosphäre.

Die Werte für NO2, die der Satellit zwischen Anfang Juni und Ende August dieses Jahres gemessen hat, hat Greenpeace auf einer interaktiven Karte dargestellt. "Mithilfe einer Liste der EU-Kommission haben wir den Daten die Verschmutzungsquellen zugeordnet", erklärt Lauri Myllyvirta, Experte für Luftverschmutzung bei Greenpeace.

Dadurch haben die Umweltschützer herausgefunden, wo die NO2-Verschmutzung weltweit am schlimmsten ist. "Die Hotspots sind über sechs Kontinente verteilt und liegen sowohl in Städten und Industriegebieten als auch in ländlichen Regionen", sagt Myllyvirta. Der größte Hotspot in Europa liegt westlich von Köln rund um das Braunkohlekraftwerk Niederaußem.

Einzelne Kraftwerke sind jetzt an der Verschmutzung erkennbar

NO2 entsteht bei Verbrennungsprozessen – also sowohl in Kraftwerken als auch durch den Verkehr. Es ist ein ätzendes Gas, das die Schleimhaut der Atemwege reizt und Atemnot, Husten, Bronchitis, und eine steigende Anfälligkeit für Atemwegsinfekte verursachen kann.

Die Satelliten messen allerdings nicht nur die Stickoxide am Boden, die den Menschen direkt betreffen, sondern die Summe über die ganze Atmosphäre. "Wir sollten diese Daten nicht direkt dafür nutzen, etwas über die Belastung am Boden auszusagen", so Myllyvirta. Dennoch wirkten sich große Verschmutzungsquellen auch auf die Belastung am Boden aus.

Durch die weltweit verfügbaren Satellitendaten könne man international vergleichen, wie stark die Verschmutzung ist. "Die Daten der neuen Satellitengeneration sind viel akkurater und genauer. Jetzt ist es auch möglich, die einzelnen Kraftwerke zu identifizieren", erklärt Myllyvirta. "Das bedeutet, dass die Umweltverschmutzer sich nun nicht mehr verstecken können."

Zur Treibhausgas-Messung werden Satelliten immer wichtiger

André Butz, Professor für Physik und Chemie der Atmosphäre am Institut für Umweltphysik der Universität Heidelberg, erklärt, warum: "Bei NO2 ist die grobe Zuordnung zur Quellregion relativ einfach, weil es eine recht kurze Lebensdauer in der Atmosphäre hat."

Schwieriger sei es, zu quantifizieren, welcher Anteil des NO2 aus dem Kohlekraftwerk oder dem Verkehr kommt. Die Analyse von Greenpeace sei "technisch robust", so der Forscher. "Man würde das auch in der Wissenschaft so ähnlich machen."

Doch Satelliten helfen nicht nur dabei, Emittenten von Luftschadstoffen zu finden. Auch für die Messung von Treibhausgasen werden sie immer wichtiger.

Um die Emissionen eines Landes zu bestimmen, wird derzeit nach den Regeln der UN zusammengezählt, wie viel Kohle beispielsweise pro Jahr verbrannt wird, und daraus werden dann die Emissionen berechnet. Es gibt aber immer mehr Bestrebungen, die Konzentrationen auch direkt zu messen, um diesen Prozess der "Inventarisierung" zu ergänzen.

Erst vergangene Woche hat Japan zu diesem Zweck den Satelliten Ibuki-2 ins All geschossen, der die Konzentrationen von CO2, Methan und Kohlenmonoxid misst. Das Messgerät des neuen Satelliten erreiche im Vergleich zu seinem Vorgänger eine noch höhere Messgenauigkeit, teilte die japanische Raumfahrtbehörde Jaxa mit.

Methan entweicht in entlegenen Gebieten

"Die Messung von Treibhausgasen ist generell viel schwieriger als die von Luftverschmutzung", erläutert Atmosphärenforscher Butz. "Das liegt daran, dass CO2 und Methan eine längere Lebenszeit haben und es davon mehr in der Atmosphäre gibt." Die Signalüberhöhung über dem Hintergrund sei sehr viel geringer – umso genauer müsse das Messverfahren sein.

Deutsche und französische Wissenschaftler wollen deshalb einen weiteren Satelliten starten, für den sie eine neue Messmethode entwickelt haben. Der Satellit Merlin wird ab dem Jahr 2024 die Methankonzentration in der Atmosphäre messen. Der Unterschied zu den Messgeräten auf Sentinel-5P und Ibuki-2: Merlin wird die Konzentrationen "aktiv" messen.

"Das Messgerät Tropomi auf Sentinel-5P nutzt das von der Erde reflektierte Sonnenlicht, um die Methan-Konzentration zu bestimmen – Merlin dagegen sendet selbst mit einem Laser Licht aus", erläutert André Butz. "Der Vorteil ist, dass damit auch in der Nacht und in hohen Breiten gemessen werden kann."

Bei Methan ist es besonders wichtig, die Konzentration per Satellit messen zu können. Denn viele Regionen, in denen Methan entweicht, wie tropische Feuchtgebiete, Regenwälder und Permafrostgebiete, sind nur für Satelliten zugänglich.

Auf die Frage, ob es besser ist, die Emissionen zu berechnen oder direkt per Satellit zu messen, antwortet Butz, dass man beide Verfahren abgestimmt einsetzen müsse. Im Moment sei das Berechnen aber die genauere Methode: "Die Satellitenmessung von Treibhausgasen ist noch in der Entwicklung und hat größere Fehlerbalken als die Inventarisierung." Doch das werde sich in den nächsten Jahren ändern.

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