Die Europäische Union wird ab 2027 mit einer neuen Generation von Satelliten, den sogenannten CO2M-Satelliten, detaillierte Emissionskarten erstellen können. Diese innovativen Instrumente ermöglichen eine unabhängige Überprüfung der Klimapolitik und messen den Fortschritt bei der Dekarbonisierung Europas. Erstmals werden Emissionen einzelner Kraftwerke und Industrieanlagen präzise aus dem All erfasst.
Wichtige Erkenntnisse
- Drei neue CO2M-Satelliten starten ab 2027.
- Messungen erfolgen alle 3,5 Tage statt alle fünf Tage.
- Auflösung von zwei Kilometern erlaubt genaue Erfassung einzelner Emittenten.
- Kombinierte Messung von CO₂ und Stickstoffdioxid (NO₂) unterscheidet menschengemachte von natürlichen Emissionen.
- Empa-Forschung war entscheidend für die Entwicklung der Messtechnologien.
Revolutionäre Emissionsüberwachung aus dem All
Die CO2M-Mission ist ein zentraler Bestandteil des Erdbeobachtungsprogramms Copernicus der Europäischen Union. Sie wird von der Europäischen Weltraumorganisation ESA entwickelt und später von EUMETSAT betrieben. Das Hauptziel ist die weltweite, kontinuierliche Überwachung der vom Menschen verursachten CO₂-Emissionen. Diese genauen Daten sind entscheidend, um Klimaschutzmassnahmen global zu bewerten.
Ursprünglich waren nur zwei Satelliten für die Mission geplant. Simulationen von Forschenden der Empa überzeugten die Europäische Kommission jedoch, einen dritten Satelliten bauen zu lassen. Diese Entscheidung verbessert die Messabdeckung erheblich. Statt alle fünf Tage können Treibhausgase wie Kohlendioxid (CO₂) und Methan (CH₄) nun alle 3,5 Tage rund um den Globus erfasst werden.
Faktencheck
- Start: Ab 2027
- Anzahl Satelliten: 3 (ursprünglich 2 geplant)
- Messfrequenz: Alle 3,5 Tage (statt 5 Tage)
- Räumliche Auflösung: 2 Kilometer
- Gemessene Gase: Kohlendioxid (CO₂) und Methan (CH₄), Stickstoffdioxid (NO₂)
Stickstoffdioxid als Schlüssel zur Unterscheidung
Die neuen Instrumente liefern flächendeckende Treibhausgasbilder mit einer Auflösung von zwei Kilometern. Dies ermöglicht es, ganze Regionen detailliert zu erfassen, im Gegensatz zu den schmalen Messstreifen früherer Satelliten. Damit lassen sich die Emissionen von einzelnen Ländern, Städten oder sogar von spezifischen Kraftwerken präzise bestimmen.
Ein entscheidender Fortschritt ist die kombinierte Messung von CO₂ und Stickstoffdioxid (NO₂). Gerrit Kuhlmann von der Empa-Abteilung «Luftfremdstoffe / Umwelttechnik» erklärt:
«Satelliten messen die Konzentrationen von Treibhausgasen und Luftschadstoffen in der Atmosphäre – doch erst mithilfe aufwendiger Ausbreitungssimulationen lässt sich daraus ableiten, wie viele Emissionen ein Kraftwerk, eine Stadt oder gar ein ganzes Land wirklich ausstösst.»
Hintergrundinformation
Die Empa, die Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt, ist eine interdisziplinäre Forschungsinstitution des ETH-Bereichs. Ihre Forschungsschwerpunkte liegen in der Materialwissenschaft und Technologieentwicklung. Im Bereich der Umwelttechnik leistet die Empa wichtige Beiträge zur Überwachung und Reduktion von Emissionen.
Diese Kombination ist wichtig, um menschengemachte Emissionen von natürlichen Quellen zu unterscheiden. Bei der Verbrennung von Kohle, Öl und Gas entsteht neben CO₂ immer auch NO₂. Dies ist ein klares Unterscheidungsmerkmal zu den natürlichen CO₂-Emissionen der Biosphäre. Die Empa-Forschenden entwickelten die notwendigen Methoden und Technologien im Rahmen internationaler Forschungsprojekte.
Empa-Simulationen ebneten den Weg
Bereits vor einigen Jahren simulierten die Empa-Forschenden im Auftrag der ESA die CO₂-Messdaten eines künftigen Satelliten. Diese Computersimulationen waren ausschlaggebend dafür, dass die CO2M-Satelliten neben CO₂ auch NO₂ messen werden. Ohne diese Vorarbeit wäre die Unterscheidung zwischen anthropogenen und natürlichen Emissionen deutlich schwieriger. Heute wenden die Empa-Forschenden ihre Modelle auf reale Satellitendaten an.
Messungen des europäischen Copernicus-Satelliten Sentinel-5P mit seinem TROPOMI-Instrument zeigen die Zuverlässigkeit der Methode. Es erkennt beispielsweise die Stickoxidemissionen grosser Kraftwerke in den USA. Kuhlmann bestätigt:
«Wir konnten die Abgasfahnen mehrerer Kraftwerke deutlich identifizieren und ihre Stickoxidemissionen bestimmen. Kraftwerke in den USA müssen ihre Emissionen täglich rapportieren – und unsere Berechnungen stimmen sehr gut mit diesen Meldungen überein.»Dies beweist, dass Satelliten ein verlässliches Werkzeug sind, um Emissionen nicht nur zu beobachten, sondern auch mit einer räumlichen Auflösung von wenigen Quadratkilometern zu quantifizieren.
Globale Emittenten im Fokus
Die Empa-Forschenden konzentrieren sich nicht nur auf Regionen mit guter Datenlage wie Europa und Nordamerika. Im Rahmen des europäischen CORSO-Projekts entsteht ein globaler Datensatz zu grossen Emittenten. Dazu gehören Kohle-, Gas- und Ölkraftwerke, Zementwerke sowie Eisen- und Stahlfabriken. Der Abgleich von Emissionsabschätzungen für Stickoxide, basierend auf öffentlichen und kommerziellen Datenbanken, mit den tatsächlichen TROPOMI-Messungen führte zu überraschenden Erkenntnissen.
- Manche in Datenbanken gelistete Anlagen existieren nicht.
- Andere wichtige Emittenten fehlten in den Datenbanken.
- Annahmen über eingesetzte Brennstoffe waren oft falsch, besonders bei Dual-Fuel-Kraftwerken.
Kuhlmann erläutert:
«Wir konnten zeigen, dass vielerorts hauptsächlich Gas genutzt wird, was zu deutlich geringeren Stickoxidemissionen führt als angenommen.»Die entwickelten Methoden und Technologien sollen künftig auch auf Treibhausgase wie CO₂ übertragen werden. Die präzise und kontinuierliche Erfassung grosser Treibhausgasquellen weltweit wird in wenigen Jahren Realität sein. Dies eröffnet eine neue, detaillierte Perspektive, um den weltweiten Fortschritt beim Klimaschutz objektiv zu beurteilen.
