Der Eintrag des gegenüber Kohlendioxid (CO2) vielfach wirksameren Treibhausgases Methan (CH4) in die Erdatmosphäre ist noch zu wenig wissenschaftlich erforscht. Neben der Öl- und Gasindustrie gibt es in Skandinavien auch starke natürliche Methan-Quellen. In Feuchtgebieten, Torfmooren und Seen kann CH4 durch organische Abbauprozesse entstehen. Entsprechende Emissionsinventare und Modelle unterscheiden sich aber noch teils erheblich voneinander.
Im Rahmen von MAGIC 2021 (Monitoring of Atmospheric composition and Greenhouse gases through multi-Instruments Campaigns) sammelten rund 80 Forschende ausgehend von Kiruna/Schweden vom 14. Bis 27. August Treibhausgasdaten in Nordskandinavien. Ziele der Kampagne sind die Abschätzung von Methanquellen, die Validierung von Fernerkundungsdaten in hohen Breiten, der Vergleich verschiedener Methoden und die Vorbereitung zukünftiger Satellitenmissionen durch Erprobung neuer Messinstrumente.
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Die drei Forschungsflugzeuge in der Arena Arctica in Kiruna: SAFIRE ATR-42, BAS Twin Otter, DLR Cessna. DLR/A. Fix (CC BY-ND-NC 3.0)
Das Institut für Physik der Atmosphäre beteiligte sich mit hochaufgelösten in-situ Messungen mit der DLR-eigenen Cessna Grand Caravan und mit dem weltweit einzigartigen Lidar-Instrument CHARM-F (CH4 Atmospheric Remote Monitoring) zur Methan- und CO2-Detektion, das bei MAGIC erstmals auf dem französischen Forschungsflugzeug ATR-42 eingesetzt wurde. Eine weltraumtaugliche Variante des Lidars soll ab 2027 bei der Satellitenmission MERLIN globale Methandaten aus dem All liefern. Eine Twin Otter des Britischen Polarforschungsinstituts (BAS) sondierte das Temperaturspektrum des Bodens mithilfe eines passiven Fernerkundungsinstruments (HyTES). In die Forschungsarbeiten fließen auch Beobachtungen mobiler und fester Bodenstationen, von Stratosphärenballons und verschiedenen Satelliten ein.
Die Messung langlebiger Treibhausgase ist herausfordernd, denn auch nahe starker Quellen sind die Werte meist nur weniger als ein Prozent gegenüber der Hintergrundkonzentration erhöht. Fernerkundungsinstrumente sind zudem auf gute Sicht angewiesen. In der Region ist es oft bedeckt, aber ohne Regen gäbe es auch keine Feuchtgebiete. Herausforderungen für die DLR Cessna Piloten waren die wenigen Flugplätze für Ausweichlandungen und Tankstopps in diesem sehr dünn besiedelten Gebiet. Zur Anpassung an die sich schnell ändernden Witterungsverhältnisse war oft eine sehr kurzfristige Flugplanung nötig, teilweise mit weiteren Anpassungen noch im Flug. Aufgrund der sehr guten Mobilfunkabdeckung auch in entlegenen Gebieten gelang sogar die spontane Abstimmung eines zusätzlichen Fluges zwischen der gerade fliegenden Cessna Crew und dem Bodenteam.
Blick aus der DLR Cessna: ATR-42 während eines Formationsfluges zum Vergleich von Messinstrumenten (links); Feuchtgebiete in der Grenzregion zwischen Schweden, Finnland und Norwegen (rechts). Credits: DLR/A. Fiehn, K. Gottschaldt (CC BY-ND-NC 3.0)
Am Ende der Kampagne konnten sich alle Beteiligten über viele erfolgreiche Messungen freuen. Neben ausgedehnten Feuchtgebieten in Schweden, Finnland und Norwegen wurde der Abisko-See nördlich von Kiruna mehrfach beflogen. Ein Flug mit CHARM-F in Kombination mit dem französischen Wind-Lidar LIVE hatte auch die Emissionsfahnen von Gasplattformen vor der norwegischen Küste zum Ziel. Die koordinierten Messungen sollen im Rahmen der AMPAC-Initiative gemeinsam ausgewertet werden.
