Ab 2027 wird die Europäische Union erstmals eine unabhängige und hochpräzise Datengrundlage zur Überprüfung ihrer Klimapolitik erhalten. Neue CO2M-Satelliten liefern dann detaillierte Emissionskarten, die sogar die Beiträge einzelner Kraftwerke und Industrieanlagen sichtbar machen. Diese Mission ist ein wichtiger Schritt, um Fortschritte bei der Dekarbonisierung Europas transparent zu verfolgen und weltweit menschengemachte CO₂-Emissionen zu überwachen.
Wichtigste Erkenntnisse
- Ab 2027 starten drei CO2M-Satelliten zur präzisen Emissionsmessung.
- Die Satelliten liefern alle 3,5 Tage globale Daten mit einer Auflösung von zwei Kilometern.
- Messungen von CO₂ und Stickstoffdioxid (NO₂) ermöglichen die Unterscheidung zwischen menschlichen und natürlichen Emissionsquellen.
- Empa-Forschende entwickelten entscheidende Methoden und Technologien.
- Die neuen Daten helfen, die Wirksamkeit von Klimaschutzmassnahmen weltweit zu überprüfen.
Revolutionäre Emissionsüberwachung aus dem All
Die CO2M-Mission, ein Teil des Copernicus-Erdbeobachtungsprogramms der Europäischen Union, markiert einen Paradigmenwechsel in der Klimaforschung. Statt wie bisher nur schmale Messstreifen zu erfassen, werden die neuen Instrumente flächendeckende Treibhausgasbilder mit einer beeindruckenden Auflösung von zwei Kilometern liefern. Dies ermöglicht es, Emissionen von ganzen Regionen, Städten und sogar einzelnen grossen Emittenten wie Kraftwerken und Fabriken präzise zu bestimmen.
Ursprünglich waren nur zwei Satelliten geplant. Doch Simulationen der Empa-Forschenden überzeugten die Europäische Kommission, einen dritten Satelliten bauen zu lassen. Diese Erweiterung verbessert die Messabdeckung erheblich: Treibhausgase wie Kohlendioxid (CO₂) und Methan (CH₄) können künftig alle 3,5 Tage weltweit erfasst werden, statt nur alle fünf Tage.
Faktencheck: CO2M-Mission
- Start: Ab 2027
- Anzahl Satelliten: 3 (ursprünglich 2 geplant)
- Messfrequenz: Alle 3,5 Tage weltweit (vorher 5 Tage)
- Auflösung: 2 Kilometer Flächendeckung
- Gemessene Gase: Kohlendioxid (CO₂), Methan (CH₄), Stickstoffdioxid (NO₂)
Der Schlüssel: Stickstoffdioxid-Messungen
Eine der grössten Herausforderungen bei der Satellitenmessung ist es, die tatsächlichen Emissionen von den gemessenen atmosphärischen Konzentrationen zu unterscheiden. 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.»
Entscheidend für die Präzision der CO2M-Satelliten ist die zusätzliche Messung von Stickstoffdioxid (NO₂). Die Empa-Forschenden zeigten in Computersimulationen, dass diese Kombination unerlässlich ist. NO₂ entsteht stets bei der Verbrennung von Kohle, Öl und Gas, während natürliche CO₂-Emissionen der Biosphäre kein NO₂ freisetzen. Dadurch können menschengemachte Emissionen klar von natürlichen Quellen unterschieden werden.
Validierung durch bestehende Satellitendaten
Die Zuverlässigkeit dieser Methode haben die Empa-Forschenden bereits mit realen Daten des europäischen Copernicus-Satelliten Sentinel-5P unter Beweis gestellt. Das TROPOMI-Instrument an Bord von Sentinel-5P kann beispielsweise die Stickoxidemissionen grosser Kraftwerke in den USA erkennen.
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 präzise auf wenigen Quadratkilometern zu quantifizieren.
Copernicus-Programm
Copernicus ist das Erdbeobachtungsprogramm der Europäischen Union. Es liefert operationelle Daten und Dienste zu Themen wie Landmanagement, Meeresumwelt, Atmosphäre, Klimawandel, Katastrophenmanagement und Sicherheit. Die CO2M-Mission ist ein zentraler Bestandteil, um die Einhaltung von Klimazielen zu überwachen und die Klimapolitik der EU zu stärken.
Globale Emittenten im Visier
Die Forschung der Empa konzentriert 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.
Beim Abgleich von Emissionsabschätzungen für Stickoxide aus öffentlichen und kommerziellen Datenbanken mit den tatsächlichen TROPOMI-Messungen gab es bereits überraschende Erkenntnisse. Es stellte sich heraus, dass einige gelistete Anlagen gar nicht existieren, während andere in den Datenbanken fehlten. Auch die Annahmen über die verwendeten Brennstoffe waren in vielen Ländern ungenau, besonders bei sogenannten Dual-Fuel-Kraftwerken, die sowohl mit Öl als auch mit Gas betrieben werden können.
«Wir konnten zeigen, dass vielerorts hauptsächlich Gas genutzt wird, was zu deutlich geringeren Stickoxidemissionen führt als angenommen», erläutert Kuhlmann. Diese präziseren Daten sind entscheidend, um ein realistisches Bild der globalen Emissionen zu erhalten und gezielte Massnahmen zu ergreifen.
Die entwickelten Methoden und Technologien sollen künftig auch auf Treibhausgase wie CO₂ übertragen werden. «Heute können wir mit Satellitendaten bereits zuverlässig Luftschadstoffe wie Stickoxide quantifizieren. In wenigen Jahren werden wir mit den CO2M-Satelliten auch die grossen Treibhausgasquellen weltweit präzise und kontinuierlich erfassen können», resümiert Kuhlmann. Diese neue Perspektive aus dem All wird detailliert zeigen, ob die Welt beim Klimaschutz tatsächlich Fortschritte erzielt.
