Ein gemeinsames Forschungsteam des Max-Planck-Instituts für Chemie und der Universität Heidelberg hat mithilfe des deutschen Satelliten EnMAP (Environmental Mapping and Analysis Program) gleichzeitig Kohlendioxid (CO₂) und Stickstoffdioxid (NO₂) in Abgasfahnen von Kraftwerken nachgewiesen. Die satellitengestützte Beobachtung gelang mit einer räumlichen Auflösung von 30 Metern und kann neue Möglichkeiten zur Analyse industrieller Emissionen und atmosphärischer Prozesse liefern.

Perspektiven für die Emissionsüberwachung

Satellitenmessungen gelten als wichtiges Werkzeug zur unabhängigen Überwachung von Luftschadstoffen. Bisher war es jedoch technisch nicht möglich, CO₂ und NO₂ gleichzeitig aus punktuellen Quellen wie Kraftwerken zu messen. Der Grund: Viele Satelliten besitzen eine zu geringe räumliche Auflösung. Zudem erschweren atmosphärische Prozesse wie Wolken oder chemische Umwandlungen die Auswertung. Besonders bei CO₂ werde das Emissionssignal durch hohe Hintergrundwerte oft überdeckt.

EnMAP liefert hochaufgelöste Daten

Der Satellit EnMAP wurde ursprünglich zur Fernerkundung von Landoberflächen entwickelt. Er bietet eine hohe räumliche Auflösung von 30 x 30 Metern, jedoch nur eine vergleichsweise geringe spektrale Auflösung. Die Studie lässt darauf schließen, dass mit EnMAP dennoch zuverlässige Messungen atmosphärischer Spurengase möglich sind.

„Es ist uns gelungen, mithilfe der EnMAP-Daten die Verteilung von CO₂ und NO₂ in Abgasfahnen einzelner Kraftwerke zu bestimmen, etwa über Anlagen in Saudi-Arabien sowie in der südafrikanischen Highveld-Region, einem der weltweit größten Emissions-Hotspots“, erklärt Christian Borger, Erstautor der Studie.

Chemische Prozesse mit EnMAP aus dem All beobachtet

Mit den Daten aus EnMAP sollen sich nicht nur Emissionen einzelner Anlagen direkt abschätzen lassen, sondern auch das Verhältnis von NOₓ zu CO₂ bestimmen. Diese Kennzahlen können Hinweise auf die Betriebsweise und mögliche Effizienz der Kraftwerke liefern.

Zudem können diese Messungen Rückschlüsse auf chemische Prozesse in der Atmosphäre bieten – etwa auf die Umwandlung von NO zu NO₂ innerhalb von Abgasfahnen, die bislang nur mit aufwendigen Flugzeugmessungen beobachtet werden konnte. Die satellitengestützte Beobachtung soll hier den Vorteil bieten, eine weltweite und vergleichbare Erfassung von Emissionen zu ermöglichen.

Anwendungsperspektiven und Ausblick

„Unsere Studie zeigt, wie Satelliten mit hoher räumlicher Auflösung künftig zur gezielten Überwachung industrieller Emissionen beitragen können – auch ergänzend zu großflächigen Missionen wie dem europäischen Satelliten CO2M“, resümiert Gruppenleiter Thomas Wagner.