Woher kommen die Treibhausgase?

Neue Satelliten sollen die Herkunft von Kohlendioxid wesentlich genauer bestimmen als bislang möglich
Das Orbiting Carbon Observatory 2 (OCO-2) zur Messung von Kohlendioxid in der Atmosphäre
Das Orbiting Carbon Observatory 2 (OCO-2) zur Messung von Kohlendioxid in der Atmosphäre
© NASA/JPL-Caltech
Marrakesch (Marokko) - Die Weltklimakonferenz in Paris 2015 war ein Meilenstein für die Zukunft der Menschheit: Erstmals konnte sich die weltweite Staatengemeinschaft auf gemeinsame Klimaziele einigen. Dieses Jahr diskutieren Politiker und Experten auf der Folgekonferenz in Marrakesch vor allem darüber, wie sich diese Ziele am besten erreichen lassen. Neben Fragen zu den besten Technologien und ihrer Finanzierung steht dabei aber auch das Problem im Raum, wie sich der Ausstoß von Treibhausgasen global am geschicktesten messen lässt. Nur Satelliten haben den ganzen Globus im Blick. Leider ist aus mehreren Gründen gerade die Messung des wichtigsten Treibhausgases Kohlendioxid besonders schwierig. Neue Satellitenprojekte sollen deshalb dieses Manko beheben.

Der weltweite Anstieg der Kohlendioxidkonzentration ist die Hauptursache für die steigenden Temperaturen auf unserem Planeten. Deshalb sollten diese Emissionen möglichst genau bekannt sein. Wie man aber schon an der Messung von Emissionen bei PKW sehen kann, können die Bedingungen bei Tests und im realen Leben sich deutlich voneinander unterscheiden – und damit auch die Menge an ausgestoßenem Kohlendioxid. Die Menge an CO2, die ein Kohlekraftwerk ausstößt, lässt sich noch vergleichsweise einfach anhand der verbrauchten Tonnage an Kohle bestimmen. Beim Energieverbrauch ganzer Städte sind nur noch grobe Schätzungen möglich. Dort kann man aber Bodenstationen für die Messungen installieren. Doch im ländlichen Raum und etwa bei Brandrodungen fehlen häufig schlichtweg die Daten, um genaue Angaben zu den CO2-Emissionen machen zu können.

„Leider haben gerade Satellitenmessungen mit mehreren Schwierigkeiten zu kämpfen”, sagt Lesley Ott vom Goddard Space Flight Center der amerikanischen Weltraumagentur Nasa. Zum einen bleibt Kohlendioxid sehr lange in der Luft – im Mittel mehr als 100 Jahre. Es lässt sich also nur schwer bestimmen, ob das CO2 an einer bestimmten Stelle freigesetzt oder nur von woanders dorthin geweht wurde. Außerdem entstehen gerade dort, wo CO2 freigesetzt wird, auch viele Aerosole – kleinste Partikel, Ruß und Schwebeteilchen. „Diese Aerosole verschleiern die Sicht auf das Kohlendioxid, so dass Satelliten bislang nur sehr ungenaue Schätzungen liefern können”, so Ott.

Mehrere Weltraumagenturen arbeiten deshalb an neuen Projekten, die sehr viel genauere Daten bereitstellen sollen. Die amerikanische NASA, die europäische ESA und die japanische JAXA wollen künftig den globalen CO2-Ausstoß möglichst auf wenige Prozent genau für jede Region bestimmen können.

Im Jahr 2014 ist der NASA-Satellit Orbiting Carbon Observatory 2 (OCO-2) gestartet, der erste nur zur Messung von CO2 gebaute NASA-Satellit. Der baugleiche OCO-1 ging leider bei einem Raketenunglück vor einigen Jahren verloren. OCO-2 wird eine Auflösung von wenigen Kilometern erreichen und hat den Wissenschaftlern entscheidende Kenntnisse für den Bau des Orbiting Carbon Observatory 3 (OCO-3) geliefert, das im Dezember 2016 an Bord der Internationalen Raumstation montiert werden soll. Dieses Gerät kann die CO2-Konzentration mit bislang unerreichter Genauigkeit messen. Dies wird ein wichtiger Schritt sein. Allerdings reicht die heute mögliche Genauigkeit noch nicht aus, um die CO2-Bilanz wirklich exakt ziehen zu können. Insbesondere das Wachstum und Absterben der Wälder sind eine große Unbekannte.

Die ESA entwickelt deshalb gerade im Rahmen ihres Earth-Explorer-Programms den Biomass-Satelliten, der mit Hilfe von Mikrowellen-Strahlung die Bedeckung der Erde mit Wäldern vermessen soll. Dieser Satellit wird in der Lage sein, auf wenige Kilometer genau das Wachsen von Biomasse in Wäldern oder deren Abholzung präzise zu beobachten.

Auch Japan und China planen neue Erdbeobachtungssatelliten. Bis die Forschung allerdings in der Lage sein wird, CO2 so exakt zu vermessen wie andere Stoffe, werden nach Angaben der Forscher leider noch rund zehn Jahre vergehen – zu lange, um die Klimapolitik davon abhängig machen zu können. Wissenschaftler nutzen deshalb eine komplexe Mischung von Verbrauchsdaten, Satellitenmessungen und Simulationen, die sie immer wieder mit direkten Messungen an Bodenstationen abgleichen.

Bei Stickoxiden etwa ist heute bereits eine sehr genaue Herkunftsbestimmung aus dem All möglich. Da Stickoxide ähnlich wie CO2 bei Verbrennungsprozessen freigesetzt wird, nutzen Forscher Stickoxid-Daten, um CO2-Freisetzungen aufzuspüren – etwa bei Brandrodungen. Stickoxid-Emissionen kann man allerdings auch mit besserer Verbrennungstechnologie reduzieren, was vor allem die USA mit strengen Stickoxid-Richtlinien vorangetrieben haben. Die Freisetzung von CO2 lässt sich jedoch nur durch den Umstieg auf regenerative Energien vermeiden.

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Quelle: Konferenzberichte auf der COP22, Weltklimakonferenz in Marrakesch


 

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