Gosat misst Treibhausgase über Metropolen
Objektivere Satelliten-Analysen sollen CO2-Reduktionsmaßnahmen von Städten überprüfen.
Weltweit schätzen Städte heute ihre Kohlendioxid-Emissionen auf der Basis vieler Verbrauchsdaten ab. Dazu zählen der Stromverbrauch, die Verkehrsdichte oder die Betriebsdauer von Wärmekraftwerken. Doch nur mit konkreten Messungen in der Atmosphäre über den Städten könnten diese Daten auch bestätigt oder gar als falsch entlarvt werden. Wie das mit verschiedenen Kameras und Spektrometern an Bord des Satelliten „Gosat“ für die Metropolen Los Angeles und Mumbai möglich ist, berichtet nun ein amerikanisches Forscherteam am California Institute of Technology Caltech in Pasadena.
Abb.: Schematische Illustration zeigt, wie Gosat aus 666 Kilometer Höhe die Erdoberfläche für die Messung von CO2-Emissionen abtastet. (Bild: CGER)
„Viele Städte haben bereits CO2-Reduktionspläne, aber eine objektive Messmethode zur Überprüfung dieser Maßnahmen fehlt häufig“, sagen Eric Kort und seine Kollegen vom Keck Institute for Space Studies am Caltech. Diese Lücke lässt sich jedoch mit Infrarot-Spektrometern und speziellen Kameras an Bord von Satelliten stopfen. So nutzte das Forscherteam Messdaten des japanisch-amerikanischen Satelliten Gosat, um die CO2-Emissionen der Metropolen Los Angeles und Mumbai möglichst genau zu bestimmen. Ihr Ergebnis: Die kalifornische Großstadt stößt im Mittel gut 3,2 CO2-Moleküle auf eine Million Moleküle (XCO2 , ppm) in trockener Luft aus, Mumbai 2,4 ppm XCO2 .
Für diese lokalen Messungen scannten die Spektrometer an Bord des Satelliten aus 666 Kilometern Höhe einen etwa zehn Kilometer breiten Streifen auf der Erdoberfläche ab. Das IR-Spektrometer FTS fing dazu vom Erdboden reflektierte Wärmestrahlung in insgesamt vier Frequenzbereichen zwischen 0,8 und 14 Mikrometern Wellenlänge auf. Je nach Menge an Kohlendioxid in der gesamten Säule zwischen Erdboden und Satellit absorbierte das Treibhausgas einen bestimmten Anteil der Wärmestrahlung. Daher lieferten diese Daten die Grundlage für eine objektive CO2-Emissionsmessung.
Stark beeinflusst wurde die Aufnahme der IR-Spektren allerdings von der Wolkenbedeckung. Eine zweite Kamera – der Cloud and Aerosol Imager (CAI) – bestimmte daher im sichtbaren Spektralbereich die jeweils aktuelle Wetterlage und die Verteilung von Aerosolen in der Atmosphäre. Für die CO2-Messung wurden daher nur die Messdaten herangezogen, bei denen gemäß den CAI-Bildern eine wolkenfreie Sicht auf die Großstadt vorherrschte.
Allein diese „Wolkenkorrektur“ reichte allerdings nicht aus. Denn auch die in der Metropolenregion wehenden Winde machten die CO2-Emissionsmessung ungenau. Um diese verfälschenden Faktor berücksichtigen zu können, nahmen Kort und Kollegen eine CO2-Messung über einem möglichst wenig besiedelten Areal in direkter Nachbarschaft zu den beiden Großstädten auf. Aus diesen Daten gewannen sie einen wind- und wetterabhängigen Messuntergrund, denn sie bei ihrer Analyse verrechnen konnten.
Trotz dieser Maßnahmen waren die gewonnenen Messdaten allerdings noch mit einer Ungenauigkeit von knapp 50 Prozent behaftet. Diese Fehlerspanne ließe sich jedoch über häufigere Messungen möglichst auch mit verschiedenen Satelliten in Zukunft verkleinern. Gut zu gebrauchen sind sie heute aber schon für vergleichende Messungen zu verschiedenen Zeitpunkten, um den Trend der CO2-Emissionen über mehrere Jahre mit hoher Sicherheit feststellen zu können.
Jan Oliver Löfken
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