Klimagasen auf der Spur

Die internationale Politik hat sich in der Klimavereinbarung von Paris ehrgeizige Ziele zur Begrenzung der Treibhausgas­emissionen gesteckt. Eine entscheidende Rolle wird dabei das Monitoring der Emissionen spielen. Zudem müssen Forscher für zuverlässige Klima­prognosen die Quellen und Senken der Treibhaus­gase besser kennen. Den internationalen Bemühungen in diesem Bereich wird im Frühjahr 2017 eine deutsche Flug­versuchs­mission unter Leitung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) einen wichtigen Baustein hinzufügen. Das Forschungs­flugzeug HALO (High Altitude and Long Range Research Aircraft) soll die zwei wichtigsten Klimagase CO2 und Methan ins Visier seiner neuartigen Instrumente nehmen und dabei Daten von Europa bis Nordafrika liefern, an denen derzeit noch ein eklatanter Mangel herrscht. Vom 30. November bis 2. Dezember 2016 treffen sich Wissenschaftler aus acht Ländern am DLR-Standort Oberpfaffenhofen, um die Mission CoMet (Carbon dioxide and methane mission for HALO) wissenschaftlich vorzubereiten und optimal mit internationalen Forschungs­aktivitäten zu verzahnen.

„Das Treibhausgas Methan wird oft auch als ‚kleiner Bruder‘ des CO2 bezeichnet", sagt Andreas Fix vom DLR-Institut für Physik der Atmosphäre. „Trotz der mehr als 200-fach geringeren Konzentration in der Atmosphäre gegenüber CO2 ist das relative Treibhaus­potential von Methan groß und es ist wichtig es zukünftig detaillierter in den Klima­prognosen zu berücksichtigen." Laut Bericht des Weltklima­rates aus dem Jahr 2013 ist ein aus­gestoßenes Methan­molekül über die ersten zwanzig Jahre 86-mal so klimawirksam wie ein CO2-Molekül. Für 100 Jahre sinkt dieser Wert auf die immer noch beachtliche 34-fache Klima­wirksamkeit, da Methan schneller in der Atmosphäre abgebaut wird", so Fix, der die Forschungs­mission CoMet leitet, weiter.

Die auf Initiative des DLR, des Max-Planck-Instituts für Bio­geo­chemie und der Universitäten in Heidelberg und Bremen ins Leben gerufene Mission CoMet wird neben anderen Instrumenten erstmals das im DLR entwickelte laser­basierte LIDAR-Messgerät CHARM-F (CH4 Atmospheric Remote Monitoring) zur hoch­aufgelösten Methan­detektion einsetzen. „Die neue Technik erlaubt es, Methan unabhängig vom Sonnenlicht aus großer Entfernung und mit hoher Genauigkeit zu messen", erklärt Fix. Ein ähnliches Instrument soll ab 2021 an Bord der deutsch-französischen Satellitenmission MERLIN regionale und globale Emissionen des Treibhaus­gases Methan aus dem All überwachen. Mit dieser Mission erwarten die Forscher endlich eine flächen­deckende Daten­grundlage.

Auf dem nun stattfindenden Treffen in Oberpfaffen­hofen tauschen sich die Forscher zu den drängenden wissenschaftlichen Fragen des atmosphärischen Kohlen­stoff­zyklus aus, in dem die Freisetzung sowie der Abbau von CO2 und Methan eine wichtige Rolle spielen. „Daraus wollen wir optimale Mess­strategien für die CoMet-Mission ableiten", erklärt Fix. „Zudem wollen wir bereits jetzt die zukünftige Zusammen­arbeit zwischen den nationalen und internationalen Forscher­gruppen organisieren und Pläne erarbeiten, wie wir die Daten effektiv gemeinsam nutzen können."

Die Flugversuche der CoMet-Mission mit dem deutschen Atmosphären­forschungs­flugzeug HALO sind derzeit für vier Wochen im Zeitraum April bis Mai 2017 geplant. Die Kombination aus Reichweite, Flughöhe, Nutzlast und umfangreicher Instrumentierung macht das Flugzeug zu einer weltweit einzigartigen Forschungs­plattform. Die Flüge mit HALO werden zwischen Finnland und Nord­afrika durchgeführt. Dabei trägt HALO die modernsten derzeit verfügbaren Mess­instrumente an Bord, darunter das Lidar CHARM-F und ein Cavity-Ringdown-Spektrometer des Max-Planck-Instituts. Zudem wird es einzelne gemeinsame Flüge mit zwei weiteren, kleineren Flugzeugen geben, der Cessna Grand Caravan des DLR, die mit einem Quanten­kaskaden­lasersystem ausgestattet wird, sowie einer Cessna 207 der Freien Universität Berlin, die ein Spektro­meter­system an Bord trägt. Die HALO-Flüge mit den Cessnas werden sich auf zwei wissenschaftlich besonders interessante Gebiete fokussieren: das oberschlesische Kohlerevier, das aufgrund des emittierten Gruben­gases der vielen Anthrazit­minen eine der größten europäischen Methan­quellen darstellt, sowie der Berliner Raum, der aufgrund seiner „Insellage" umgeben von dünn­besiedelten Regionen ein interessantes Mess­gebiet ist, um die Treib­haus­gas­flüsse einer Metropole zu erforschen.

DLR / DE