Methan aus der Ferne aufgespürt

Messen und auswerten von Methan- und Kohlendioxidemissionen durch Fernerkundung: Das war der Schwerpunkt der von europäischen und amerikanischen Wissenschaftlern im Auftrag von ESA und NASA gemeinsam durchgeführten COMEX-Kampagne (CO2 and Methane EXperiment) im Sommer 2014 über ausgewählten Gebieten in der Umgebung von Los Angeles in Kalifornien. Zielgebiete für mehrere zu diesem Zweck eingesetzte amerikanische Forschungs­flugzeuge waren unter anderem Öl- und Erdgas­felder, Stallungen für Massentierhaltung und Mülldeponien. Auf einem Flugzeug war der Bremer Fern­erkundungs­sensor MAMAP installiert.

Das wichtigste Ergebnis für die beteiligten Wissenschaftler vom Institut für Umwelt­physik der Universität Bremen: MAMAP (Methane Airborne MAPper) bestand den Praxistest und erfasste schon zum Anfang der Mess­kampagne Treib­haus­gas­emissionen aus bisher unbekannten Quellen. Der Sensor war unter Federführung der Universität Bremen in Kooperation mit dem Deutschen Geo­Forschungs­Zentrum Potsdam entwickelt worden. Erste Messergebnisse der COMEX-Kampagne wurden kürzlich auf der Europäischen Geophysikalischen Konferenz in Wien vorgestellt und diskutiert. Sie sind ein wichtiger Meilenstein bei der Entwicklung eines satelliten­gestützten Sensor­systems namens „CarbonSat“. Mit „CarbonSat“ sollen zukünftig weltweit und unabhängig Treibhaus­gase gemessen werden. Die Entscheidung der Europäischen Weltraum­agentur ESA, ob das Projekt realisiert wird, fällt im Herbst 2015.

Gleich beim ersten Flug stieg die Spannung bei den beteiligten Bremer Wissenschaftlern. MAMAP erfasste über einem kalifornischen Ölfeld eine unerwartet große Methanfahne, welche über viele Kilometer hinweg detektiert werden konnte. Damit wurde weltweit das erste Mal demonstriert, dass luftgestützte passive Fernerkundungs­methoden in der Lage sind, starke lokale Emissionen aus dem Bereich der Öl- und Gasförderung nachzuweisen. „Wir waren sehr zufrieden damit, dass wir mit MAMAP diese riesige Methan­wolke unbekannten Ursprungs erfassen und über mehrere Kilometer in Windrichtung verfolgen konnten“, erzählt Konstantin Gerilowski, einer der COMEX-Forscher und zuständigen Wissenschaftler für das MAMAP-Instrument. „Die Echtzeit-Daten von Methan im Flug auf dem Monitor zu sehen, war sehr aufregend”, ergänzt sein Kollege Sven Krautwurst von der Universität Bremen, der zweite Forscher an Bord des Forschungsflugzeuges. „Es gelang uns damit, die Wolke zu verfolgen und so das vermeintliche Ursprungsgebiet im Ölfeld zu lokalisieren“.

Auf mehreren nachfolgenden Flügen konnten mit MAMAP erneut großräumige Methanwolken über den Ölfeldern beobachtet werden. Messungen vor Ort sowie Luft­aufnahmen eines amerikanischen Flugzeug­sensors zeigten ebenfalls erhöhte Methansignale an demselben Ort, an dem auch MAMAP die Wolke erfasst hatte. Damit bestätigten sich die von MAMAP gelieferten Daten.

„Unsere bisherigen Kenntnisse über Methan­emissionen aus verschiedenen Quellen sind sehr unzureichend”, sagt Ira Leifer, amerikanischer Leiter der COMEX-Kampagne. „So hat zum Beispiel eine kürzlich veröffentlichte Auswertung von Feldstudien der vergangenen zehn Jahre ergeben, dass die Menge von Methan­emissionen durch die Produktion fossiler Brennstoffe – eine der Hauptquellen von Methan – um den Faktor 2 unterschätzt wurde. Die COMEX-Daten helfen uns nun, neue Techniken zu entwickeln und Emissionen genauer zu bestimmen.“

Heinrich Bovensmann von der Universität Bremen, europäischer Leiter der COMEX-Kampagne und wissenschaftlicher Leiter der „CarbonSat“-Mission, ist von den Kampagne-Ergebnissen begeistert: „Abgesehen von der Sammlung wichtiger Daten, welche die Auswertung von Treib­haus­gas­emissionen verbessern, zeigen die im Rahmen der COMEX-Kampagne gewonnenen Daten in beeindruckender Weise, welches Potenzial eine Satellitenmission wie ‚CarbonSat‘ hat.“

U. Bremen / DE