Der Atem des Drachens: ERS-2 und Envisat enthüllen den Einfluss des Wirtschaftswachstums auf Chinas Luftqualität

5 September 2005

Chinas Aufsehen erregendes Wirtschaftswachstum im letzten Jahrzehnt hat viele Vorteile - und einige Herausforderungen mit sich gebracht. Die globale Erfassung der Stickstoffdioxidbelastung in der Atmosphäre durch GOME an Bord von ERS-2 und und das Envisat-Instrument SCIAMACHY zeigt, dass sich die weltweit größte Menge von NO2 über Peking und dem Nordosten Chinas befindet, wie die Zeitschrift Nature diese Woche berichtet.

Ein Teil des „Dragon“-Programms der ESA sieht vor, dass europäische und chinesische Wissenschaftler die Ergebnisse des wissenschaftlichen Experiments GOME (Global Ozone Mapping Experiment) an Bord des Satelliten ERS-2 und des Absorptionsspektrometers SCIAMACHY (Scanning Imaging Absorption Spectrometer for Atmospheric Chartography) an Bord von Envisat überwachen und Vorhersagen über die chinesische Luftqualität treffen.

In diesem Zusammenhang untersuchen Wissenschaftler der Universität Bremen, des Max-Planck Instituts in Hamburg und des französichen Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) die Erkennung der Stickstoffdioxid-Schwankungen vom Weltall aus und bilden deren globales Verhalten ab.

In der Ausgabe vom 1. September 2005 der wissenschaftlichen Zeitschrift Nature veröffentlichte das Team einen Artikel über die im letzten Jahrzehnt aus dem Weltall beobachteten globalen Veränderungen der NO2-Verteilung. In diesem wurden besonders die dramatischen Veränderungen über China hervorgehoben.

Stickstoffdioxid (NO2) kommt in der Atmosphäre neben Stickoxid (NO) vor. Die Summe der beiden wird als NOX bezeichnet. Es wird von Kraftwerken, Schwerindistrie, Straßenverkehr, Verbrennung von Biomasse, Blitzen in der Atmosphäre sowie mikrobischer Aktivität im Erdboden an die Troposphäre (der unteren Schicht der Atmosphäre, in einer Höhe von 8 bis 16 Kilometern) abgegeben. Der Ausstoß von Stickoxiden hat sich seit der vorindustriellen Phase bis heute versechsfacht. In den Städten ist der Ausstoß von NOX mehr als tausendmal höher als in den weitgehend unberührten, entlegenen Gegenden entlang der Meeresküste.

Es ist zwar bekannt, dass Personen, die hohen Mengen von Stickstoffdioxid ausgesetzt sind, Lungenschäden und Atemwegserkrankungen davontragen können, doch über die Folgen einer Langzeiteinwirkung hoher atmosphärischer Mengen liegen bisher nur wenige Erkenntnisse vor. Dieses Gas verstärkt in besonderem Maße die Produktion von Ozon in den unteren Luftschichten, das vor allem in der Troposphäre selbst ein gefährlicher, giftiger Schadstoff und ein Hauptbestandteil des photochemischen Smogs ist.

„Während die senkrechte NO2-Säulenkonzentration über Zentral- und Osteuropa sowie Teilen der US-amerikanischen Ostküste statisch geblieben ist oder leicht abgenommen hat, ist über China eine deutliche, starke Zunahme zu beobachten“, erklärt John Burrows vom Institut für Umweltphysik der Universität Bremen und wissenschaftlicher Leiter des SCIAMACHY-Projekts.

„Vor SCIAMACHY erhielten wir NO2-Daten vom Vorgängerinstrument GOME, einem Experiment der ERS-2-Mission der ESA.“ GOME hatte zwar eine niedrigere Auflösung, aber der Artikel zeigt auf, dass die von den beiden Instrumenten erfassten NO2-Werte über China nahtlos übereinstimmen.

„Die gesammelten Daten belegen, dass der Stickstoffdioxidgehalt seit 1996 um etwa 50 % gestiegen ist. Tendenz steigend.“

Im Weltall stationierte Sensoren sind die einzig effektive globale und regionale Überwachungsmöglichkeit der Atmosphäre. Während GOME erstmals die Nachweisbarkeit von Stickstoffdioxid in der Troposphäre durch Satelliten bewies, bietet SCIAMACHY mit einer räumlichen Auflösung von 60 x 30 Kilometern im Gegensatz zu den 320 x 40 km seines Vorgängers eine bessere Leistung.

SCIAMACHY überwacht die Atmosphäre außerdem mit zwei verschiedenen Messgeometrien: einerseits per Nadir-Messung in Richtung Erdoberfläche und andererseits mittels der Limb-Messung in Richtung der Flugbahn. Darüber hinaus hat das Instrument einen größeren Wellenlängenbereich als sein Vorgänger.

Der Anstieg des Stickstoffdioxidniveaus ist ein unerwünschter Nebeneffekt wirtschaftlichen Erfolgs. Chinas Industrieboom hat dazu geführt, dass das Land zum weltweit größten Verbraucher von Kupfer, Aluminium und Zement und zum zweitgrößten Ölimporteur herangewachsen ist. Die Anzahl der Autos im Land hat sich im Abstand weniger Jahre immer wieder verdoppelt.

„Chinas Stickstoffdioxid-Konzentration variiert je nach Jahreszeit“, fügt Burrows hinzu. „Im Winter steigt sie aufgrund von sich verändernden Emissionsmustern und der Wetterverhältnisse an. So wird beispielsweise im Winter mehr Brennstoff zum Heizen eingesetzt, und das NO2 hält sich zu dieser weniger sonnigen Jahreszeit länger in der Atmosphäre - etwa einen Tag im Gegensatz zu ein paar Stunden im Sommer.“

„Die meteorologischen Verhältnisse spielen auch eine Rolle. Vor Weihnachten ist ein Höchstwert zu beobachten: Dieser lässt sich jedoch nicht etwa dadurch erklären, dass nach den Festtagen die industrielle Aktivität, Beheizung der Häuser oder der Straßenverkehr plötzlich verringert werden, sondern durch einen ostwärts gerichteten Luftabfluss, der zuvor um Asien kreiste. Es handelt sich dabei um dasselbe Phänomen, durch das Sand aus der Wüste Gobi bis an die Westküste der USA getragen wird.“

Weitere, detaillierte Informationen finden Sie auf Englisch unter:
http://www.esa.int/esaCP/SEMEE6A5QCE_index_0.html

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