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Satellitenmessungen von Stickoxiden und CO2: Gute und schlechte Neuigkeiten

29.09.2014

Wissenschaftler des Instituts für Umweltphysik (IUP) der Universität Bremen haben gute und schlechte Neuigkeiten bezüglich der Emissionen und den daraus folgenden atmosphärischen Konzentrationen der wichtigen gasförmigen Stickoxide („NOx“, das Gemisch der beiden giftigen Gase NO2 und NO) und des Treibhausgases Kohlenstoffdioxid (CO2) zu berichten.

Dies geht aus einer gestern erschienenen Veröffentlichung in der angesehenen Fachzeitschrift „Nature Geoscience“ hervor. Während Europa und Nordamerika leicht sinkende Trends zeigen, nehmen im ostasiatischen Raum, hier vor allem in China, die Emissionen weiterhin stark zu. Doch auch hier gibt es Positives zu berichten: Es werden relativ zu den CO2-Emissionen deutlich weniger Stickoxide emittiert. Dies zeigt, dass in China der Einsatz neuerer und damit sauberer Technologien pro Einheit eingesetzter fossiler Brennstoffe weniger giftige Stickoxide erzeugt.

Die Forscher der Universität Bremen zeigen, dass die CO2-Emissionen Ostasiens im Mittel der Jahre 2003-2011 um 9.8% zunahmen, die Emissionen der Stickoxide jedoch „nur“ um 5.8% – also deutlich weniger im Vergleich zu CO2 (siehe angehängte Abbildung). Die starke Zunahme der Emissionen in China ist eng mit dem dortigen Wirtschaftswachstum verbunden.

Die giftigen Stickoxide entstehen zum Beispiel bei der Hochtemperatur-Verbrennung in Autos und in der Industrie, also bei Prozessen, die typischerweise auch viel CO2 erzeugen. CO2 ist außer bei sehr hohen Konzentrationen ungiftig, hat jedoch eine starke Klimawirkung. Ein CO2-Konzentrationsanstieg führt zur globalen Erwärmung mit all den erwarteten nachteiligen Konsequenzen.

Daten stammen vom SCIAMACHY

Die Wissenschaftler der Universität Bremen haben diese Informationen aus den Daten des Satelliteninstrumentes SCIAMACHY abgeleitet. Wissenschaftlicher Leiter der SCIAMACHY-Mission ist Professor John P. Burrows vom Institut für Umweltphysik. SCIAMACHY ist ein deutsch-niederländisch-belgisches Satelliten-Instrument, welches sich auf dem europäischen Umweltsatelliten ENVISAT der ESA befand. ENVISAT wurde 2002 in die Umlaufbahn gebracht und lieferte mehr als zehn Jahre erfolgreich Daten. Leider brach der Kontakt zu ENVISAT im April 2012 aus ungeklärter Ursache ab.

Der Nature Geoscience-Hauptautor Maximilian Reuter erläutert, wie diese Erkenntnisse erlangt wurden: „CO2 und Stickoxide sind Gase, welche gleichzeitig bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe entstehen. Beide Gase können vom Satelliteninstrument SCIAMACHY gemessen werden. Die Stickoxide haben eine sehr kurze Lebensdauer (Stunden) im Vergleich zu CO2 (Jahrzehnte) und sind daher ein guter sogenannter Tracer oder Marker, welcher es zusammen mit einer neuentwickelten Filter-Methode erlaubt, das Signal des von uns Menschen emittierten CO2 von Überlagerungen zu trennen, die aus der CO2-Aufnahme und -Abgabe von Pflanzen resultieren. Mittels dieser neuen Methode sind wir sogar in der Lage, den „Wochentag-Effekt“ des CO2 aus dem Weltraum zu detektieren. Wir sehen zum Beispiel, dass sich an Wochenenden in Europa und Nordamerika etwas weniger CO2 in der Luft befindet als an Wochentagen. Dies demonstriert die hohe Genauigkeit dieser Methode“.

Mitautor Dr. Michael Buchwitz von der Universität Bremen ergänzt: „Leider existiert derzeit und in naher Zukunft kein Satellit, welcher dafür optimiert wurde, direkt die CO2-Emissionen von Städten, Kraftwerken, Vulkanen und anderen wichtigen CO2-Quellen zu messen.“ Die Bremer Umweltphysiker hoffen deshalb auf die von ihnen vorgeschlagenen CarbonSat-Mission (http://www.iup.uni-bremen.de/carbonsat/).

„Übergangsweise haben wir für die Studie mit Hilfe bereits existierender Satelliten eine spezielle Methode verwendet, die auf der gleichzeitigen Beobachtung von Stickoxiden basiert. In Zukunft aber muss es möglich sein, wichtige CO2-Quellen direkt aus dem Weltraum zu beobachten, um zum Beispiel für die unabhängige Verifikation der berichteten CO2-Emissionen im Rahmen internationaler Klimavereinbarungen zu sorgen,“ so Buchwitz.

Die Hauptresultate der Studie wurden gestern (28. September 2014) in der Fachzeitschrift Nature Geoscience (http://dx.doi.org/10.1038/ngeo2257) veröffentlicht.

Weitere Informationen:

Universität Bremen
Institut für Umweltphysik
Maximilian Reuter
E-Mail: mreuter@iup.physik.uni-bremen.de
Dr. Michael Buchwitz
E-Mail: Michael.Buchwitz@iup.physik.uni-bremen.de

Weitere Informationen:

http://dx.doi.org/10.1038/ngeo2257

Meike Mossig | idw - Informationsdienst Wissenschaft

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