Erste Animationen der Treibhausgasverteilung - mit Envisat SCIAMACHY-Daten

Global methane distribution
20 März 2007

Mithilfe von Daten, die das SCIAMACHY-Instrument an Bord des ESA-Satelliten Envisat im Verlauf von drei Jahren erfasst hat, erstellten Wissenschaftler die ersten Filmanimationen, die die globale Verteilung der wichtigsten beiden, den Klimawandel verursachenden Treibhausgase Kohlendioxid und Methan zeigen.

Wie dringlich eine Verringerung des Ausstoßes dieser ‚anthropogenen’ (von Menschenhand erzeugten) Gase ist, wurde von EU-Spitzenpolitikern kürzlich durch die Verabschiedung verpflichtender Zielvorgaben für die Reduzierung von Treibhausgasemissionen anerkannt.

Bis zum Jahr 2020 sollen diese demnach auf mindestens 20 Prozent unter die Emissionswerte von 1990 zurückgehen. Großbritannien unterstrich darüber hinaus die Dringlichkeit des Bekämpfens der globalen Erwärmung weiter: es ist das erste Land, das ein Gesetzespaket zur Reduzierung des Treibhausgasausstoßes vorlegt.

Eine flächendeckende Überwachung ist die Grundvoraussetzung für die Sicherstellung des Einhaltens dieser Zielvorgaben, und im Weltraum stationierte Messgeräte sind dafür eine große Hilfe. Das SCIAMACHY-Instrument (Scanning Imaging Absorption Spectrometer for Atmospheric Chartography) ist beispielsweise der erste weltraumbasierte Sensor, der die Verteilung der wichtigsten Treibhausgase mit hoher Empfindlichkeit bis hinunter auf die Erdoberfläche messen kann, da es das Spektrum des durch die Atmosphäre scheinenden Sonnenlichts im sog. „Nadir“-Modus erfasst.

Dr. Michael Buchwitz und Oliver Schneising vom Institut für Umweltphysik an der Universität Bremen und ihr Projektleiter Prof. Dr. John P. Burrows haben diese Karten aufgrund der vom SCIAMACHY-Instrument von 2003 bis 2005 gemachten Beobachtungen erstellt.

Obwohl Kohlendioxid das wichtigste Treibhausgas ist, speichern Methanmoleküle Wärme 20mal besser als Kohlendioxidmoleküle. Emissionen von Methan, dem zweitwichtigsten Treibhausgas, könnten darüber hinaus in der Zukunft beträchtlich ansteigen, wenn Dauerfrostböden aufgrund der globalen Erwärmung auftauen und das darin eingeschlossene Methan in die Atmosphäre freigesetzt wird.

Die neuen Methanmesswerte bestätigen darüber hinaus auch Ergebnisse einer anderen, vom Institut für Umweltphysik (IUP) der Universität Heidelberg und dem Königlichen Meteorologischen Institut der Niederlande (KMNI) durchgeführten Studie aus dem Jahr 2005, die in Gebieten mit tropischen Regenwäldern einen höheren und von Modellsimulationen für den gleichen Zeitraum abweichenden Methanausstoß festgestellt hatte.

„Unter der Annahme, dass die meisten Abweichungen hauptsächlich aus unserem unvollständigen gegenwärtigen und in das Modell einfließende Wissen herrühren, passen wir das Modell durch Vergleichen der Simulationsergebnisse mit Satellitenmesswerten so lange an, bis es die Satellitenmesswerte so gut wie möglich nachbilden kann ,” so Buchwitz. „Auf Grund dessen verbessern wir kontinuierlich unser Modell und unser Wissen über die Natur.”

Die SCIAMACHY-Daten werden dem Projekt „Atmosphere PROMOTE” der EU/ESA-Initiative GMES zur Verfügung gestellt. Dieses liefert richtlinienrelevante Dienstleistungen zu Aspekten der Erdatmosphäre an Endkunden. Rückmeldungen solcher Endkunden helfen den Wissenschaftlern an der Universität Bremen bei der weiteren Optimierung ihrer Algorithmen. Dies ist für die Fehlertoleranzgrenze von 1 Prozent erforderlich, die SCIAMACHY zum Erfassen von Daten zu Treibhausgasquellen und –senken erreichen muss.

Buchwitz und seine Kollegen nutzten SCIAMACHY-Daten aus dem gleichen Zeitraum zum Rekonstruieren des Kohlendioxidausstoßes aus natürlichen Vorgängen sowie aus Prozessen, die von menschlichen Aktivitäten (z. B. dem Verbrennen fossiler Brennstoffe) herrühren.

Wie bei Methan auch existieren bei Kohlendioxidquellen (z. B. Feuer, vulkanischen Vorgängen und der Atmung von Lebewesen) und seinen natürlichen Senken wie z. B. Land und Ozeane noch erhebliche Wissenslücken.

Durch ein besseres Verständnis aller am Kohlendioxidkreislauf beteiligten Parameter können Wissenschaftler den Klimawandel besser vorhersagen und die Einhaltung internationaler Verträge zur Reduzierung des Treibhausgasausstoßes wie z. B. das Kyoto-Protokoll (zur Verringerung der Emissionen von sechs Treibhausgasen, darunter Methan und Kohlendioxid) optimaler überwachen.

Da der Klimawandel für die gesamte Welt zurzeit die größte Herausforderung darstellt, werden auf dem vom 23. bis 27. April im schweizerischen Montreux stattfindenden Envisat-Symposium 2007 zahlreiche Studien und Ergebnisse zu Treibhausgasen vorgestellt.

Der 8 Tonnen-schwere Envisat wird seit 5 Jahren vom ESA-Satellitenkontrollzentrum in Darmstadt gesteuert.

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