Nr. 269 / 4. September 2013 SC

Trotz aller weltweiten Anstrengungen zur Reduktion von Treibhausgas-Emissionen nimmt der Anteil von Kohlendioxid in der Atmosphäre jährlich um etwa 0,5 % zu. Auch der Methananteil steigt seit 2007 jährlich um 0,3 – 0,5 %. Den Anstieg von Treibhausgasen beobachten Wissenschaftler der Uni Bremen seit mehr als zehn Jahren. Während die Ursachen des CO2-Anstiegs klar sind – nämlich ungebremste und sogar zunehmende Emissionen durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe – sind die Ursachen des Methan-Anstiegs komplex, da sich hier anthropogene, also von Menschen verursachte, und natürliche Quellen stark überlagern. Neueste Analysen basierend auf Satelliten- und Bodenmessungen zeigen, dass der Methan-Anstieg im Wesentlichen anthropogen verursacht ist, jedoch überlagert von starken wetterbedingten Jahr-zu-Jahr Variationen durch schwankende Emissionen von Sümpfen und großflächigen Bränden in den Tropen und in nördlichen mittleren Breiten.

„Die Zunahme von CO2 und Methan und deren räumliche Verteilung kann vom Weltraum aus sehr genau beobachtet werden“, sagt Dr. Michael Buchwitz, Physiker am Institut für Umweltphysik der Universität Bremen und wissenschaftlicher Leiter des Treibhausgas-Projekts GHG-CCI der ESA Climate Change Initiative (CCI, www.esa-ghg-cci.org). Buchwitz: „Aus dem Anstieg, den zeitlichen Schwankungen und der räumlichen Verteilung lassen sich wichtige Rückschlüsse auf die Quellen und Senken dieser Klimagase ziehen. Hierdurch können Klimaprognosen verbessert werden“.

Satellitenmessungen seit 2002

2002 wurde der europäische Umweltsatelliten ENVISAT ins All geschossen - mit an Bord das Umweltmessgerät SCIAMACHY, ein von der Uni Bremen aus geleitetes Gemeinschaftsprojekt aus Deutschland, Belgien und den Niederlanden. Jahr für Jahr detektierte SCIAMACHY weltweit die Schlüsselkomponenten der atmosphärischen Verschmutzung aus natürlichen und anthropogenen Quellen und lieferte damit Informationen über zu befürchtende Klimaänderung.

Im April 2012 riss der Kontakt zu ENVISAT ab. „Das kam für uns ziemlich überraschend, weil bis dahin der Satellit und alle installierten Messgeräte problemlos gearbeitet hatten. Aber wir dürfen nicht vergessen, dass wir ursprünglich von einer Lebensdauer von fünf Jahren ausgegangen sind“, tröstet sich Buchwitz.

Inzwischen gibt es zwar keinen Ersatz für SCIAMACHY, aber die Bremer Umweltphysiker und ihre europäischen Kollegen werten nun auch die Daten des japanischen Satelliten GOSAT aus. Hiermit können die mit SCIAMACHY begonnenen Zeitreihen fortgeführt werden. Der neueste Datensatz deckt zehn Jahre ab und wird derzeit intensiv analysiert und kontinuierlich erweitert.

Um einen ersten Überblick über den neuen Datensatz zu bekommen, haben Buchwitz und Kollegen Animationen erzeugt, welche die zeitlichen und räumlichen Schwankungen und den langfristigen Anstieg dieser Gase in den vergangenen zehn Jahren illustrieren. Während die Identifikation von Haupt-Quellgebieten des Methans mittels der aus den Satellitenmessungen abgeleiteten Methan-Karten vergleichsweise einfach ist, erfordert die Interpretation der CO2-Messungen typischerweise aufwendige Analysen. Der Hauptgrund hierfür ist, dass sich bereits sehr viel CO2 in der Atmosphäre befindet, nämlich etwa 200 CO2-Moleküle pro Methan-Molekül. Selbst eine starke CO2-Quelle führt daher typischerweise nur zu einer relativ kleinen relativen Konzentrationserhöhung. Die CO2-Animation zeigt daher in erster Linie die großflächigen jahreszeitlichen Schwankungen des CO2 - also quasi das „Atmen der Erde“. Dieses „Atmen“ ist, wie die Animation zeigt, am stärksten in mittleren und höheren nördlichen Breiten, da hier die borealen Wälder einen starken CO2-Austausch mit der Atmosphäre verursachen.

Fortsetzung? Unklar!

„Klimaforschung erfordert lange Zeitreihen“, betont Buchwitz. Insbesondere für die CO2-Messungen aus dem Weltraum ist dies jedoch nicht gewährleistet. Buchwitz und Kollegen haben daher schon vor einigen Jahren einen verbesserten Treibhausgas-Satellitensensor vorgeschlagen: CarbonSat. Mit einer Entscheidung der ESA wird für einen Start um 2021 wird jedoch erst 2015 gerechnet.

Weitere Informationen:

Universität Bremen
Institut für Umweltphysik
Dr. Michael Buchwitz
Tel. 0421 218 62086
E-Mail: michael.buchwitzprotect me ?!iup.physik.uni-bremenprotect me ?!.de
www.iup.uni-bremen.de/sciamachy
Bildmaterial und weitere Informationen: www.esa-ghg-cci.org