Passive Fernerkundung

Am Institut für Umweltphysik der Universität Bremen (IUP-UB) konnte in den vergangenen Jahren demonstriert werden, dass sich Emissionen von starken Punktquellen von CO₂ und CH₄ mittels Flugzeug gestützter, passiver Fernerkundungstechniken im Prinzip unabhängig überprüfen lassen.

Das gegenwärtig eingesetzte System – Methane Airborne Mapper (MAMAP) – ist ein eindimensionaler (1d) Sensor (eine Messung querab sowie kontinuierliche Messungen in Flugrichtung), der eine präzise „Kartierung“ der CO₂- und CH₄ -Verteilung entlang des Flugweges in der Umgebung von starken Punktquellen ermöglicht.

Eine wesentliche Unsicherheit der Messung ist jedoch mit der Unkenntnis der Änderung der meteorologischen Bedingungen (Windrichtung- und geschwindigkeit, etc.) über den langen Messzeitraum von mehrerern Stunden verbunden. Diese Nachteile können aber mit einem 2-dimensional abbildenden Spektrometer bei dem die Messzeit signifikant verkürzt wird mit ansonsten vergleichbaren Eigenschaften wie MAMAP überwunden werden. Dies führt in der Folge zu einer Verbesserung der Nachweisgrenze und einer, im Vergleich zu MAMAP (1d), um bis zu einer Größenordnung verbesserten Empfindlichkeit für kleinere Punktquellen.

Das Ziel innerhalb des AIRSPACE Projektes ist es daher, ein 2-dimensional abbildendes Spektrometer zu entwickeln, zu testen und zu betreiben. Aufbauend auf der MAMAP-Technologie soll auf diese Weise der Vorteil des 2-d Imaging von Treibhausgasen für die unabhängige Quantifizierung der CO₂- und CH₄ - Emissionen von Punktquellen demonstriert und dafür auch entspechende Auswertealgorithmen entwickelt werden.

Eng mit AIRSPACE verknüpft, obwohl kein direkter Projektteil, ist der Einsatz von MAMAP (1-d)  an Bord der Cessna 207 der FU Berlin (siehe rechte Abbildung) im Rahmen der CoMet Kampagne. Dieses Versuchsträger wird gemeinsam mit den beiden anderen Flugzeugen koordinierte Messflüge durchführen. Die gewonnenen Daten der einzelnen Messsysteme werden qualitätsgesichert und im Sinne einer synergetischen Nutzung zusammengeführt.

Die Validierung bereits existierender sowie zukünftig geplanter Treibhausgassatelliten wird vorwiegend vom internationalen TCCON Netzwerk (Total Carbon Column Observing Network) gewährleistet. Über die stationären Spektometer des TCCON Netzwerkses hinaus, wurden in den vergangenen Jahren mobile Geräte für den Einsatz im Feld entwickelt, die die geforderten Genauigkeiten liefern.  Im Rahmen von AIRSPACE wird eines dieser mobilen Spektrometer (Bruker EM27/SUN, Abbildung oben) am Kampagnenort eingesetzt, um die CO₂ - und CH₄- Säulenkonzentrationen der den Messort überfliegenden Flugzeuge bzw. Satelliten zu validieren. Die Abbildung zeigt eines dieser Geräte während eines kürzlichen Einsatzes im oberschlesischen Kohlerevier in Polen.