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DLR: Sentinel-5P: Quantensprung in der Atmosphärenbeobachtung

Datum 01.12.2017

Am 1. Dezember 2017 wurden am Earth Observation Center (EOC) des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Oberpfaffenhofen die ersten Satellitenaufnahmen von Sentinel-5 Precursor präsentiert. Sie geben einen Vorgeschmack auf den neuen Datenservice. Künftig stehen aktuelle Informationen zu Luftqualität, Ozon und Klimafaktoren zur Verfügung – mit einer weltweiten Abdeckung und einer teils hundertmal höheren Auflösung als bisher. Sentinel-5P ist das jüngste Flottenmitglied des europäischen Erdbeobachtungsprogramms Copernicus: die gewonnenen Atmosphärendaten und Kartenprodukte sind für jedermann frei zugänglich.

Wolkenbedeckung: Datenauflösung im VergleichSentinel-5P erstellt täglich rund 20 Millionen Einzelmessungen und ermöglicht damit eine weltweite Abdeckung mit einer 100-fach verbesserten räumlichen Auflösung als bisherige Atmosphären-Missionen. Hier im Vergleich: Wolkenmessungen am 25. November 2017 von GOME-2/EUMETSAT (links) und von Sentinel-5P (rechts). Die Darstellung enthält modifizierte Copernicus-Sentinel-Daten (2017), prozessiert durch DLR/ESA. Quelle: Copernicus-Sentinel (2017), DLR/ESA

"Sentinel-5P eröffnet eine völlig neuartige Beobachtung der Atmosphäre, in einer Auflösung wie wir sie bisher nicht gekannt haben. Mit Sentinel-5P können wir insbesondere unsere Erkenntnisse zur Luftqualität über den großen Städten und ihre Herkunft erweitern und auch Veränderungen, zum Beispiel durch politische Maßnahmen, beobachten", erklärt Prof. Dr. Stefan Dech, Direktor des Deutschen Fernerkundungsdatenzentrums des DLR.

Luftqualität und Gesundheitsvorsorge

Der Wächtersatellit ist mit einem hochsensiblen Spektrometer ausgestattet und erfasst wichtige Spurengase, Aerosole und Wolkeninformationen. Das TROPOMI-Instrument (TROPOspheric Monitoring Instrument) misst den Gehalt von Schwefeldioxid, Ozon, Formaldehyd, Stickstoffdioxid, Kohlenstoffmonoxid, Methan und Aerosolen sowie Parameter zur Höhe, Verteilung und dem Rückstrahlvermögen von Wolken. Umwelt- und Klimaforscher können anhand der hochgenauen Daten Simulationsmodelle verbessern und präzisere Vorhersagen treffen.

Die neuen Datenprodukte sind jedoch nicht nur für viele wissenschaftliche Bereiche wertvoll, sondern auch für Unternehmen oder einzelne Bürger. Smartphone-Apps und Internetdienste mit Informationen zur Luftqualität oder Biowetter profitieren künftig von den hochgenauen Daten. Verschiedene Luftschadstoffe beeinträchtigen Risikogruppen wie Asthmatiker, Patienten mit Atemwegserkrankungen oder Herz-Kreislauf-Problemen, Allergiker, ältere Menschen und kleine Kinder. Detaillierte tagesaktuelle Informationen, wie etwa die örtliche Ozonbelastung, können damit wertvolle Hinweise für den Alltag liefern. Die Weltgesundheitsorganisation WHO zählt Luftverschmutzung inzwischen zu den größten Umweltrisiken weltweit.

Die ersten Daten

Statt bisher einem Messpunkt liefert Sentinel-5P nun mehr als 100 Messpunkte pro Flächeneinheit. Das Spektrometer erreicht dabei eine Auflösung von bis zu 3,5 Kilometer mal 7,5 Kilometer. Luftverschmutzungen und deren Quellen lassen sich dadurch sehr genau dokumentieren. Kohlekraftwerke, Raffinerien oder Vulkanausbrüche machen etwa durch erhöhte Schwefeldioxid-Werte auf sich aufmerksam. So zeigt eine der ersten Sentinel-5P Aufnahmen unter anderem auch den jüngsten Vulkanausbruch auf Bali. Die Auswertung der Aerosol- und Spurengasmessungen macht genau sichtbar wie sich die Asche- und Gaswolke über der indonesischen Insel seit dem Ausbruch des Vulkans Gunung Agung am 25. November ausbreitet.

Auch der tägliche Verkehr auf der Straße, auf dem Wasser oder in der Luft hinterlässt in der Atmosphäre Spuren in Form von Stickstoffdioxid, Ozon und anderen Schadstoffen. Mit Sentinel-5P können nun auch kleinere Quellen innerhalb einer Stadt erfasst werden, die die Verkehrs- und Energiemuster von Siedlungen offenbaren. Eine aktuelle Sentinel-5P-Auswertung zeigt hohe Stickstoffdioxid-Belastungen über dem Westen Deutschlands und Norditalien, die vor allem durch Autoabgase und die Verbrennung fossiler Brennstoffe in der Industrie hervorgerufen werden.

Langzeit-Datenschatz

Neben ihrer hochaktuellen Verfügbarkeit sind die Atmosphärendaten insbesondere für die Langzeitbeobachtung von unschätzbarem Wert. Sentinel-5P stellt die kontinuierliche Beobachtung bestimmter Spurengase sicher. So bieten die Daten auch die Möglichkeit Veränderungsprozesse zu erkennen und zu verstehen. Erst der Blick auf jahrzehntelange Datenreihen macht verständlich, warum sich bestimmte Entwicklungen im Ökosystem Erde vollziehen und wie sie beeinflusst werden können.

In Oberpfaffenhofen und Neustrelitz betreibt das DFD das Deutsche Satellitendatenarchiv und sichert dort den täglich wachsenden Datenschatz von Sentinel-5P für künftige Generationen. Auch die Reprozessierung aller Missionsdaten, wenn in Zukunft neue Auswertetechniken zur Verfügung stehen werden, ist dadurch möglich. So bleiben die einzigartigen Einblicke des Satelliten auch über die Mission hinaus erhalten und können durch künftige Erdbeobachtungsmissionen weiter ergänzt werden.

Lesen Sie dies und mehr auf den Seiten des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) (Mehr über die Mission, zur Entstehung der Karten, Downloads, Kontakt, …)