Dem Treibhausgas Methan auf der Spur

Bremer Fernerkundungssensor in Kalifornien begehrt

19.09.2014 - USA

Die Entwicklung eines satellitengestützten Sensorsystems zur weltweiten und unabhängigen Messung von Treibhausgasen aus dem Weltall schreitet voran. Ein wichtiger Meilenstein war jetzt die mehrwöchige intensive Zusammenarbeit eines internationalen Wissenschaftler-Teams in Kalifornien. Die Forscher hatten sich im Rahmen der COMEX-Kampagne (CO2 and Methane EXperiment) getroffen, um gemeinsam neue Methoden zur Bestimmung von Treibhausgas-Emissionen zu testen. Für den europäischen Beitrag zu dieser Messkampagne ist das Institut für Umweltphysik (IUP) der Universität Bremen verantwortlich.

Vier amerikanische Forschungsflugzeuge hatten in dem US-Bundesstaat eine einzigartige Zusammenstellung von Messsystemen an Bord. In Kombination mit Messsystemen am Boden wurden intensive Messungen in Kalifornien durchgeführt. Die Fragestellungen: Wie stark sind die Methan-Emissionen durch Öl-Bohrungen oder Mülldeponien, aber auch durch in der Natur vorkommende Methan-Quellen wie beispielsweise natürliche Erdgas-Austritte aus dem Meer? Wie genau lassen sich derartige Emissionen mit Fernerkundungstechniken bestimmen? Welche Vor- und Nachteile bieten die unterschiedlichen Messmethoden? Wie lassen sie sich optimal ergänzen?

Bremer Sensor erfasst Methan-Wolken aus Mülldeponien und Ölfeldern

Mit dabei und eingebaut in ein amerikanisches Forschungsflugzeug war MAMAP (Methane Airborne MAPper): Ein unter Bremer Federführung in Kooperation mit dem GeoForschungsZentrum Potsdam entwickelter flugzeuggestützter Sensor, der in Kalifornien von einem Bremer Wissenschaftler-Team betrieben wurde. MAMAP erfasste in Kalifornien Methan-„Wolken“ zum Beispiel von Mülldeponien und Ölfördergebieten „von oben“ – also wie vom Satelliten mittels Fernerkundung.

Dr. Ng und sein Team synthetisierten einen neuen Photokatalysator, indem sie Kupferoxid mit metallorganischen Gerüsten auf Kupferbasis umhüllten.

Neuartiger Photokatalysator verwandelt Kohlendioxid mit Licht effektiv in Methan als Kraftstoff

Naturinspirierte Photokatalyse

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Zudem wurden Querschnitte durch die Methan-„Wolke“ vermessen. Dies geschah mit einem sehr genauen Standardverfahren, so dass die neuartige Messtechnik von MAMAP verlässlich überprüft werden kann. Zeitgleich wurden Hyperspektralsensoren der NASA auf weiteren Forschungsflugzeugen geflogen. Diese Sensoren liefern Daten mit einer sehr hohen räumlichen Auflösung, aber einer schlechteren Methan-Empfindlichkeit als MAMAP. „Die Kombination der Datensätze wird es erlauben, die MAMAP-Methanauswertung noch weiter zu verbessern“, ist sich Heinrich Bovensmann sicher. Der Bremer Umweltphysiker ist Initiator des MAMAP- und CarbonSat-Projektes.

CarbonSat: Eine Mission, die Emissionen aus dem Weltraum messen soll

Zukünftig sollen solche Messungen aus dem Weltall durchgeführt werden. Die Kampagnen-Ergebnisse sind ein wichtiger Schritt bei der Entwicklung des satellitengestützten Sensorsystems „CarbonSat“ zur weltweiten Messung von Treibhausgasen. Dabei wurde die neuartige Messtechnik von MAMAP in Vorbereitung auf die CarbonSat-Mission nun erstmals auf Quellen angewandt, die in ihrer Emissionsstärke weniger gut bekannt sind. CarbonSat wird neben Methan (CH4) auch Kohlenstoffdioxid (CO2) erfassen. In der Kombination lässt sich dann besser erforschen, wie natürliche und von Menschen verursachte Prozesse das Klima beeinflussen oder auch vom Klima beeinflusst werden.

Umweltphysiker Bovensmann ist mit den in Kalifornien gesammelten Daten mehr als zufrieden: „Da unsere amerikanischen Forscherkollegen derzeit nicht über ein so empfindliches Messinstrument wie MAMAP verfügen, waren wir in Kalifornien sehr willkommen. Wir haben zum Beispiel zum ersten Mal weltweit Methan aus Mülldeponien mittels Fernerkundungstechniken so gut vermessen, dass sich aus den Daten die Emissionen bestimmen lassen.“

Festplatten voller Messdaten werden jetzt ausgewertet

Die Wissenschaftler der Universität Bremen kehrten jetzt mit zahlreichen Festplatten voller Messdaten von dieser erfolgreichen internationalen Messkampagne aus Kalifornien zurück. Die Messungen erfolgten im Auftrag der europäischen Weltraumbehörde ESA und der amerikanischen Weltraumbehörde NASA als Vorbereitung auf die Satellitenmissionen CarbonSat (Earth Explorer 8 Candidate Mission der ESA) und HYSPIRI (NASA).

In den nächsten Wochen und Monaten werden die Daten nun ausgewertet und analysiert. Wenn alles wie geplant läuft, werden erste Ergebnisse auf internationalen Konferenzen in Amerika und Europa im Winter und Frühjahr vorgestellt und veröffentlicht.

https://www.chemie.de/news/149837/dem-treibhausgas-methan-auf-der-spur.html