Methan ist als Treibhausgas 25-mal so wirksam wie CO2. Es entsteht unter anderem in der Land- und Forstwirtschaft, bei der Massentierhaltung, in Klärwerken, Deponien oder im Bergbau. Aufgrund seiner starken Treibhauswirkung ist die Identifikation von Methanquellen besonders wichtig. Das EOC beteiligt sich an einer großen europäischen Messkampagne, um verschiedene Technologien zur Detektion und Vermessung von Kohlendioxid- und Methanquellen zu erproben.
Die Treibhausgase Methan und CO2 sind nach Einschätzung des Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) von höchster Relevanz für das Klima der Erde. Beide Gase beeinflussen in der Atmosphäre entscheidend den Energiehaushalt der Erde und werden in großen Mengen durch den Menschen eingebracht.
Eine große europäische Messkampagne im Rahmen des CoMet-Projektes im Mai und Juni 2018 testet daher verschiedene boden- und flugzeuggestützte Technologien, um Kohlendioxid- und Methanquellen zu finden und zu quantifizieren. Dabei kommen zwei Forschungsflugzeuge des DLR zum Einsatz: die Cessna Caravan für kleinräumige Messungen aus geringer Höhe und das Atmosphärenforschungsflugzeug HALO für vorwiegend großräumige Messungen.
Die Forschungsflugzeuge D-CFFU (rechts) und HALO (links) bei den Startvorbereitungen vor dem Messflug am 7. Juni 2018.
Innenansicht der D-CFFU während des Messfluges am 7. Juni:
Im Vordergrund ist das HySpex Sensorsystem mit dem zugehörigen Arbeitsplatz für die Sensorbedienung abgelichtet. Im Hingergrund ist weitere Instrumentierung für die präzise Flugführung während der Datenaufzeichnung zu sehen.
Ziel der IMF-Wissenschaftler ist es, zu erforschen, ob mit einem Hyperspektralsensor Methanquellen detektiert werden können. Hyperspektralsensoren sind ursprünglich für die Beobachtung des Erdbodens konzipiert. Ihr Funktionsprinzip gleicht dem von Spektrometern für die Atmosphäre. Und doch unterscheiden sie sich in zwei wesentlichen Punkten: Hyperspektralsensoren weisen in der Regel eine höhere räumliche Auflösung auf und müssen dafür eine geringere spektrale Auflösung in Kauf nehmen. Die im Vergleich mit Atmosphärenspektrometern wesentlich höhere Bodenauflösung ist von Vorteil, um kleinere, punktuelle Quellen abzubilden. Die schlechtere spektrale Auflösung hingegen erschwert die eindeutige Identifikation des Spurengases Methan.
Im Rahmen der CoMet-Messkampagne hat das Institut für Methodik der Fernerkundung das Kohlerevier rund um die polnische Stadt Kattowitz beflogen. Das Gebiet ist eine der größten Methanquellen Europas. Über zahlreiche Anthrazitminen wird dort Methan als Grubengas frei. Auf den Messflügen mit dem DLR-Forschungsflugzeug Dornier 228 wurde das Hyperspektralsystem HySpex eingesetzt. Das Instrument wird durch den IMF-Nutzerservice OpAiRS betrieben, der auch externen Nutzern aus Wissenschaft und Industrie verschiedene Sensoren und Feldinstrumente für die flugzeuggetragene Fernerkundung zur Verfügung stellt.
Darüber hinaus beteiligten sich die Universität Bremen und die Freie Universität Berlin mit einem speziell entwickelten Spektrometer für Methan an den Messungen. Dadurch konnte das Untersuchungsgebiet gleichzeitig mit vier Flugzeugen beflogen werden. Die aufwendigen Befliegungen wurden maßgeblich durch die Forschungsflugabteilung des DLR in Oberpfaffenhofen geplant und koordiniert.
Der in dieser Art wohl einzigartige Datensatz wird in den folgenden Monaten ausgewertet. Die Auswertung der HySpex-Daten erfolgt in enger Kooperation zwischen den OpAiRS-Wissenschaftlern und den IMF-Experten für Atmosphärenprozessoren. Auf diese Weise können die Kernkompetenzen des IMF auf den Gebieten Sensorkalibrierung und Spurengasdetektion kombiniert werden. Die verschiedenen Messungen der CoMet Partner bieten dabei eine einmalige Möglichkeit zur umfassenden Validierung der IMF-Messungen.
Das Forschungsprojekt CoMet (Carbon dioxide and methane mission for HALO) wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und den teilnehmenden Partnern finanziert: DLR-Institut für Physik der Atmosphäre, Max-Planck-Institut für Biogeochemie, Institut für Umweltphysik der Universität Bremen; Institut für Umweltphysik der Universität Heidelberg, Menlo Systems GmbH, Einrichtung für Flugexperimente des DLR. Darüber hinaus sind Forschungsinstitute aus acht verschiedenen Ländern sowie internationale Messnetzverbünde und Weltraumagenturen beteiligt, die von dieser besonderen Flugzeugmission profitieren. Das Institut für Methodik der Fernerkundung hat sich mit eigenfinanzierten Beiträgen an der besonderen Messkampagne beteiligt, ist jedoch nicht Teil des eigentlichen CoMet-Projekts.
