Bild des Monats
Dezember 2015
Universität Bremen, 2. Dezember 2015
Mit Satelliten-Know-how der Uni Bremen für mehr Klimaschutz
Experten der Europäischen Kommission empfehlen Konzept der Bremer Umweltphysiker, um Treibhausgase aus dem Weltraum zu messen
Kohlendioxid (CO2) ist das wichtigste vom Menschen emittierte Treibhausgas. Es trägt am stärksten zur globalen Erderwärmung bei. Ein Hauptziel der laufenden Klimakonferenz der UN („COP-21“) in Paris ist es, die CO2-Emissionen zukünftig zu reduzieren und den Anstieg der globalen Erdtemperatur zu begrenzen. Eine solche Vereinbarung ist aber nur dann wirksam, wenn die von den Nationalstaaten angegeben Emissionen auch unabhängig überprüfbar sind. Auch nach Einschätzung der Europäischen Union ist daher ein globales System dringend notwendig, welches die unabhängige Überprüfung von CO2-Emissionen erlaubt und wichtige Wissenslücken schließt. Eine Expertengruppe, die von der Europäischen Kommission beauftragt worden ist, schlägt eine Überwachung durch Boden-gebundene und Satellitenbeobachtungen vor. Als Satellitenkomponente wird das CarbonSat-Konzept empfohlen, das am Institut für Umweltphysik der Universität Bremen entwickelt worden ist. Kernidee dieses Konzeptes ist die Weltraum-gestützte Detektion von Treibhausgaskonzentrationen mit hoher räumlicher Auflösung.
So entsteht ein Bild der räumlichen CO2-Verteilung in der Erdatmosphäre. Dies erlaubt dann zum Beispiel die Lokalisierung und Vermessung von Abluftfahnen starker CO2-Quellen auf der Erde und daraus die Bestimmung der CO2-Emissionsquellen. Das Konzept der Bremer Forscher basiert auf dem Erfolg und den Erkenntnissen des auch in Bremen entwickelten Satellitensensors namens SCIAMACHY. SCIAMACHY war ein Sensor auf dem europäischen Umweltsatelliten ENVISAT (2002 bis 2012) und lieferte erste Satelliten-Daten von atmosphärischem CO2und Methan (CH4). Mithilfe des von Flugzeug-gestützten Sensors MAMAP haben die Wissenschaftler der Universität Bremen dieses Konzept weiter entwickelt. In umfangreichen Testreihen konnten sie nachweisen, dass damit lokale CO2- und CH4-Emissionsquellen detektiert und quantifiziert werden können.
Die Abbildung links zeigt in Rot die CO2-Abluftfahne von Berlin und zweier benachbarter Kohlekraftwerke, wie man die mit CarbonSat sichtbar machen kann (Foto Berlin: Thomas Wolf, www.foto-tw.de, Foto Jänschwalde: RaBoe/Wikipedia).
Die CO2-Satellitenmessungen liefern genaue, transparente und einheitliche Messwerte fossiler CO2-Emissionsquellen, einschließlich der Emissionswerte für große Städte, wichtige Industriestätten und Regionen – und zwar weltweit vergleichbar. Darüber hinaus werden die Satellitendaten mit anderen Messungen und Modellen kombiniert. Sollte das Überwachungssystem eingerichtet werden, würde Europa über eine einzigartige und unabhängige wissenschafts- und politikrelevante Informationsquelle verfügen. Die Wissenschaftler des Instituts für Umweltphysik der Universität Bremen können jederzeit ihr Know-how und ihre CarbonSat-Expertise in den Prozess zum Aufbau des Systems einbringen.
Im November 2015 wurde in zwei Veranstaltungen die Vision dieses zukünftigen europäischen CO2-Beobachtungssystem den Mitgliedern des Europäischen Parlaments und dem Copernicus User Forum vorgestellt und dort sehr positiv aufgenommen. Der nächste Schritt ist nun die Konsolidierung der Planung zwischen der Europäischen Raumfahragentur ESA und der Europäischen Kommission, mit dem Ziel, den Bau eines Prototypen beim nächsten Treffen der Repräsentanten der ESA Mitgliedstaaten beschließen zu können.
CarbonSat ist als Konzept für die erforderliche globale Beobachtung von CO2-Emissionen geeignet und anerkannt. Nun kommt es auf den politischen Willen an, dieses wichtige System zu realisieren.
Web-Links Europäische Komission, COPERNICUS
http://www.copernicus.eu/main/towards-european-operational-observing-system-monitor-fossil-co2-emisions
WWW-Link CarbonSat@Universität Bremen:
http://www.iup.uni-bremen.de/carbonsat/
WWW-Link: MAMAP@Universität Bremen:
http://www.iup.uni-bremen.de/optronics/projects/methaneairbornemappermamap/index.htm
Weitere Informationen:
Universität Bremen
Institut für Umweltphysik
http://www.iup.uni-bremen.de
Prof. Dr. John P. Burrows
Tel. 0421 218 62100
E-Mail: burrows@iup.physik.uni-bremen.de
Dr. Heinrich Bovensmann
Tel.: 0421 218 62102
E-Mail: heinrich.bovensmann@uni-bremen.de
Oktober 2015:
Young Scientist Jia Jia wins “Best Poster” at Atmospheric Limb Workshop
The Atmospheric Limb Workshop is a biennialevent involving more than 8 countries. The scientific focuses are theLimbmeasurements: Emission (UV, visible, IR, microwave), occultation (solar, stellar, lunar), scattering; past, current and future space-borne instruments: SMR, OSIRIS, ACE, GOMOS, MIPAS, SCIAMACHY, SMILES, SAGE, SABER, MLS, SOFIE, HIRDLS, OMPS, ALTIUS, MATS, STEAM; observations and modellingatMesosphere and above, stratosphere, UTLS and troposphere; retrieval algorithms and data assimilation; radiative transfer and spectroscopy. This year it took place from 15 to 17 September in Chalmers University of technology in Gothenburg, Sweden. Like many scientific events, a young scientist award is set for best oral and poster presentations among the PhD student and early stage postdocs. 25 candidates participated in the poster competition. These candidates come from 14 institutes and universities (e.g., JPL, NASA, KIT, NICT, University of Saskatchewan) from 6 countries - Canada, Germany, US, Sweden, Japan, and India. Jia Jia in our institute participated in the competition and won the best poster.
Jia comes from Shandong province in China. She joined IUP in October 2011 to optimize the SCIAMACHY Limb Nadir Matching method in tropospheric ozone retrieval with the funding from CSC (China Scholarship Council) scholarship. The tropospheric ozone monthly data is well improved with the benefitof the V3.0 limb ozone profile information. In this Limb Workshop, she showed the ozonesonde validation of improved SCIAMACHY limb ozone data on a global scale. The newly developedV3.0 limb dataset has a better agreement with ozonesonde in both vertical structure and partial column, especially in the Northern high latitudes. This work is also published in AMT.
Links:
Publication: http://www.atmos-meas-tech.net/8/3369/2015/amt-8-3369-2015.html
website: http://www.chalmers.se/en/conference/limb-workshop-2015/Pages/default.aspx
September 2015:
Europäische und chinesische Wissenschaftler diskutieren Luftverschmutzung
in Europa und China:
Die PANDA Marco Polo Sommerakademie zum Thema Luftverschmutzung amInstitut für Umweltphysik, Universität Bremen, 23.–30. August 2015
Aktuellen Studien der Weltgesundheitsorganisation WHO zufolge wird weltweit jeder
achte Todesfall durch Luftverschmutzung verursacht. Aufgrund des starken
chinesischen Wirtschaftswachstums hat sich China im Laufe der letzten drei
Jahrzehnte zum führenden Emittenten von Treibhausgasen entwickelt. Insbesondere
in den chinesischen Megastädten wie z.B. Peking, Shanghai und Hong Kong ist die
extreme Luftverschmutzung mittlerweile ein ernstes Problem. Zur gleichen Zeit hat
sich die Luftqualität in großen Teilen Europas und Nordamerikas deutlich verbessert.
Grund hierfür ist die deutlich verringerte Emission von Luftschadstoffen aufgrund von
strengeren Umweltauflagen und technischem Fortschritt. China steht vor der
schwierigen Herausforderung, die Lebensqualität seiner Bevölkerung durch eine
ausgewogene Balance zwischen hohem Wirtschaftswachstum und materiellem
Wohlstand einerseits und Minimierung gesundheitsschädlicher Emissionen
andererseits sicherzustellen. Dazu ist ein möglichst effektives und nachhaltiges
Wirtschaftswachstum und die Reduktion der durch Luftverschmutzung
hervorgerufenen Gesundheitsschäden notwendig. Dies benötigt detaillierte
Informationen über Art, Höhe und Verteilung von Schadstoff-Emissionen ebenso wie
ein besseres Verständnis der chemischen und physikalischen Prozesse, die zur
Smogbildung führen.
Satellitenmessungen sind ein hochinteressantes, relativ neues Verfahren um
Luftverschmutzung zu beobachten, seinen Quellen zuzuordnen und vorherzusagen.
Unter der Leitung von Professor John P. Burrows leistet das Institut für
Fernerkundung / Institut für Umweltphysik der Universität Bremen seit 30 Jahre
Pionierarbeit bei der Messung von Luftverschmutzung mithilfe von Satelliten, in
Kooperation mit weltweit führenden Arbeitsgruppen in atmosphärischer Modellierung
und Vorhersage. Das durch die Europäische Union geförderte PANDA (PArtnership
with chiNa on space DAta) Projekt umfasst jeweils sieben führende
Forschungsinstitute aus Europa und China. PANDA erforscht mithilfe von
Messungen und Modellen der atmosphärischen Zusammensetzung die Entstehung
und Entwicklung von Luftverschmutzung, um Impulse für Umweltschutz und
nachhaltige Entwicklung zu liefern. Das Projekt wird von Professor Guy Brasseur
vom Hamburger Max-Planck-Institut für Meteorologie geleitet und umfasst
wissenschaftliche Partner aus Universitäten und Forschungszentren in Europa und China.
Im Rahmen von PANDA und seinem europäischen Schwesterprojekt Marco Polo
nahmen über 40 hauptsächlich europäische und chinesische Jung-Wissenschaftler
an einer Sommerakademie teil, die vom 23.–30. August 2015 am Institut für
Umweltphysik der Universität Bremen stattfand. Zentrale Themen der
Sommerakademie waren aktuelle Forschungsergebnisse aus den Bereichen
Satelliten-Fernerkundung, computergestützter Atmosphären-Modellierung sowie die
integrierte Analyse von Messdaten und Modell-Simulationen. Einführungen in die
Grundlagen von Fernerkundung und Modellierung wurden ergänzt durch
Vorlesungen zur Abschätzung menschlicher Luftschadstoff-Emissionen durch
inverse Modellierung und den Einfluss von Wirtschaftswachstum und
Umweltgesetzgebung auf Luftverschmutzung. Durch die Sommerakademie, ergänzt
durch eine Folgeveranstaltung die im Sommer 2016 in Guangzhou (China)
stattfindet, soll die Kooperation zwischen chinesischen und europäischen
Forschungseinrichtungen gestärkt werden, um gemeinsam die komplexen
Herausforderungen von Luftverschmutzung und Klimawandel anzugehen.
Link: Tagungsprogramm
August 2015:
Seeschifffahrt hält neue SECA-Grenzwerte überwiegend ein
Bremen/Hamburg, 11.02.2015 Mit wenigen Ausnahmen setzt die Seeschifffahrt regelkonformen
Treibstoff mit Schwefelgehalten bis 0,10 Prozent Schwefelmasseanteil ein. Dies ist seit dem 1.
Januar 2015 der zulässige Schwefelgehalt in Schiffskraftstoffen. Von den knapp 600 im Januar
2015 untersuchten Schiffsbewegungen waren rund 95 Prozent regelkonform.
Dies ist das Ergebnis der Messungen entlang der Elbe, die das Institut für Umweltphysik der
Universität Bremen und das Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie im Rahmen des
Forschungsprojektes MeSMarT (Measurements of shipping emissions in the marine troposphere) seit
dem 1. Januar 2015 durchgeführt haben. Stationen in Wedel und auf Neuwerk messen die
Emissionen im laufenden Schiffsverkehr. Auswertealgorithmen ermöglichen es, aus der Messung der
Abgaszusammensetzung Informationen über die Qualität des Treibstoffs abzuleiten, den die Schiffe
verwenden. Mit diesen Ergebnissen können Schiffe mit auffälligen Werten im Treibstoff im nächsten
Hafen gerichtsfest untersucht werden. Ein Ausbau der Überwachung auf weitere Standorte im Nord-
und Ostseeraum wird zurzeit geprüft, ebenso die Möglichkeit, mittelfristig die Stationen automatisiert
zu betreiben. Gleichzeitig testen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler die Überwachung auf
offener See durch den kampagnenartigen Einsatz der Messsysteme auf Forschungsschiffen.
Damit sollen gleiche Wettbewerbsbedingungen beim Betrieb von Seeschiffen sichergestellt werden.
Die vorhandenen großen Preisunterschiede unterschiedlicher Treibstoffqualitäten können sonst zu
einer Wettbewerbsverzerrung führen.
Seit dem 1. Januar 2015 gelten in besonderen Emissionsüberwachungsgebieten (Sulfur Emission
Control Areas SECA) wie der Nordsee und der Ostsee verschärfte Qualitätsanforderungen an
Treibstoffe, die auf Schiffen eingesetzt werden dürfen. Der Grenzwert ist durch die Internationale
Seeschifffahrtsorganisation (IMO) im MARPOL Übereinkommen in Anlage VI sowie durch die EU-
Schwefelrichtlinie 1999/32/EG festgelegt.
Seit Inkrafttreten der neuen Grenzwerte zum 01.01.2015
wird die Einhaltung überwacht. Europäische Staaten kontrollieren verstärkt die Schiffstreibstoffe
sowohl durch Prüfung der erforderlichen Dokumentationen als auch durch Probenahmen an Bord. Die
Ergebnisse dieser Kontrollen tauschen sie über eine europäische Datenplattform der EMSA
(Lissabon) aus. Darüber hinaus arbeiten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler vor allem im
Ostsee- und Nordseeraum an der Entwicklung neuer effizienter Methoden zur Überwachung der
Einhaltung der vorgeschriebenen Grenzwerte mittels Fernerkundung, wie beispielsweise im
MeSMarT-Projekt (www.mesmart.de).
Links:
Publication: http://www.atmos-chem-phys-discuss.net/15/11031/2015/acpd-15-11031-2015.htmlPress release: http://www.iup.uni-bremen.de/deu/downloads/wittrock---150206marpol_vi_jahreswechsel_14_15.pdf
Website: http://www.mesmart.de/
April 2015:
Erstmalliger Nachweis einer Methanfahne mit einer Ausdehnung von mehreren Kilometern über
einem Ölfeld im Süden Kaliforniens mittels luftgestützter passiver Fernerkundung. Gemessen wurde mit dem an Institut für Umweltphysik – IUP entwickelten MAMAP Sensor am 04. September 2014.
Die Daten wurden während der im Sommer 2014 in Auftrag von ESA und NASA durchgeführten
COMEX-Kampagne aufgenommen. Der unter Federführung von Wissenschaftlern der Universität
Bremen (in Zusammenarbeit mit dem Deutschen Geoforschungszentrum in Potsdam - GFZ)
entwickelte und betriebene Sensor MAMAP, ein Fernerkundungssensor zum Nachweis von CO 2und
CH4welcher während der Messkampagne auf einem US-Forschungsflugzeug installiert wurde,
erfasste über einem kalifornischen Ölfeld eine unerwartet große Methanfahne, welche über viele
Kilometer hinweg detektiert werden konnte. Damit konnte weltweit das erste Mal demonstriert
werden, dass passive Fernerkundungsmethoden in der Lage sind, starke lokale Emissionen aus dem
Bereich der Öl und Gas Förderung nachzuweisen und in der Fläche zu verfolgen. Die Daten werden
dazu benutzt, um abzuschätzen wie groß die Methan-Leckagen von Ölfeldern sind.
Für weitere Informationen siehe Pressemeldung der Universität Bremen von 28.04.2014 :
Weiteres Bildmaterial ist verfügbar unter:
http://www.iup.uni-bremen.de/optronics/downloads/COMEX%20Release%20Oil_Field_final_v3_short_de_Pictures_Only.pdf
Februar 2015:
This image was featured by ESA in a web-story entitled “Is Europe an underestimated sink for carbon dioxide?”
http://www.esa.int/Our_Activities/Observing_the_Earth/Is_Europe_an_underestimated_sink_for_carbon_dioxide
A new study using satellite data suggests that Europe’s vegetation extracts more carbon from the atmosphere than previously thought. The complete study authored by Maximilian Reuter et al. was published recently in Atmospheric Chemistry and Physics.
http://www.atmos-chem-phys.net/14/13739/2014/acp-14-13739-2014.html
Dezember 2014:
This cover picture was published recently in the AGU journal Earth's Future (http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/2014EF000265/abstract). The composite image comprises the following:
a) the night-time image of light coming from the earth, using data acquired by the Visible Infra-red Imaging Radiometer Suite on-board the Suomi NPP satellite in 2012, and
b) an overlay showing the changes in the methane over the continuously growing oil and gas production regions Bakken, Eagle Ford, and Marcellus. The latter is the difference in column methane between the periods 2006-2008 and 2009-2011 and has been derived from measurements made by the SCanning Imaging Absorption spectroMeter for Atmospheric CHartographY (SCIAMACHY) satellite instrument. (Night-time lights background NASA / overlay by O. Schneising). SCIAMACHY flies on the ESA Envisat and downlinked measurements from 2002 to 2012 when Envisat failed.
The complete study is published in "Remote sensing of fugitive methane emissions from oil and gas production in North American tight geologic formations"; EARTH'S FUTURE Volume 2, Issue 10, October 2014, Pages: 548–558, Oliver Schneising, John P. Burrows, Russell R. Dickerson, Michael Buchwitz, Maximilian Reuter and Heinrich Bovensmann; Article first published online : 6 OCT 2014, DOI: 10.1002/2014EF000265