Copernicus zur besseren Luftqualitäts-Emissionsbewertung nutzen
Bisher wurden die Quellen der Luftverschmutzung anhand statistischer Daten sowie bodengestützter Messungen und Modelle geschätzt, jedoch gestaltete es sich schwierig, diese Daten unabhängig voneinander zu bewerten und zu validieren. Das Ziel des Projekts SEEDS lautete, hier Veränderungen zu bewirken, und die fortgeschrittenen Fähigkeiten des TROPOMI-Instruments an Bord des Sentinel-5P-Satelliten zu nutzen, um neue satellitengestützte Emissionsdatensätze einzuführen, anhand derer die Luftqualitätsvorhersage verfeinert und ein Konzeptnachweis erbracht werden können. Leonor Tarrason, SEEDS-Projektkoordinatorin und Forschungsdirektorin für Umweltlösungen am unabhängigen Umweltforschungslabor Norsk institutt for luftforskning (NILU), erklärt: „Mithilfe genauer Daten können politische Maßnahmen zum Schutz der öffentlichen Gesundheit und der Ökosysteme – sei es vor Smog verursachenden Stickoxiden oder anderen schädlichen Schadstoffen – besser gelenkt und durchgesetzt werden.“
Wegweisende Satellitenlösungen
Die Projektziele waren ehrgeizig und reichten von der Verbesserung der Emissionsdaten bis hin zur Verknüpfung von Luftverschmutzung und ökologischen Auswirkungen. Anhand fortgeschrittener Modellierung und maschinellen Lernens setzte das Team von SEEDS auf die Sentinel-Satelliten von Copernicus, um neue, hochmoderne Schätzungen von Schadstoffen wie Stickoxiden, Ammoniak und Ozon bereitzustellen und diese mit den aktuellen Emissionsdaten des Copernicus-Dienstes zur Überwachung der Atmosphäre (CAMS) zu vergleichen. Das Team konzentrierte sich außerdem auf die Ermittlung von Schlüsselbereichen, in denen mit Satellitentechnologie die bestehenden Methoden verbessert oder neue Verfahren eingeführt werden könnten, um sowohl wissenschaftliche Herausforderungen als auch politische Erfordernisse zu bewältigen, einschließlich der Messung der zeitlichen Entwicklung von durch den Menschen verursachten Emissionen, der Schätzung natürlicher Emissionen und der Kopplung von Luftqualitäts- und Landoberflächenmodellierung, um zu verstehen, wie Dürren, Hitzewellen und die Vegetation die Schadstoffablagerung und die landwirtschaftliche Ertragsbildung beeinflussen. Die Arbeit von SEEDS schuf die Grundlage für zukünftige Entwicklungen im Rahmen von Copernicus, wobei festgelegt wurde, wie stündliche Daten von zukünftigen Copernicus-Satelliten wie etwa Sentinel-4 zur Verfeinerung der Luftverschmutzungsüberwachung genutzt werden können.
Innovative Ansätze für Emissionsdaten
Das Team von SEEDS entwickelte eine Reihe neuer Datensätze, darunter satellitengestützte Schätzungen von Stickstoffdioxid und Ammoniak sowie von biogenen flüchtigen organischen Verbindungen (BVOC), die von natürlichen Quellen, auch von Wäldern, emittiert werden. Durch die Verknüpfung von Landoberflächenmodellen mit Atmosphärendaten konnte das Projektteam zu einem differenzierteren Verständnis der Wechselwirkungen zwischen Umweltbelastung und Ökosystemen gelangen. Ein weiteres Hauptziel war die Unterstützung von Interessengruppen aus allen Bereichen, von führenden Landwirtschaftsunternehmen bis hin zur Stadtplanung. Innerhalb von SEEDS wurde eng mit den wichtigsten Aktiven aus Wirtschaft, Industrie und Landwirtschaft zusammengearbeitet, um sicherzustellen, dass die Projektinnovationen praktisch angewandt und auf breiter Basis übernommen werden können. Nicht alle Sektoren zeigten in gleicher Weise Begeisterung. Die Einbindung von Bereichen, die große Umweltbelastungen verursachen, erwies sich als schwierig, da es dort an der Bereitschaft mangelte, an unabhängigen Bewertungen ihrer Emissionen teilzunehmen. „Wir stellten fest, dass es nicht ausreichte, das Projekt einfach als ein Instrument zur besseren Politikgestaltung zu präsentieren – wir mussten erst nachweisen, wie es für die Industrie selbst Mehrwert schaffen könnte“, berichtet Tarrason. Ungeachtet dieser Herausforderungen hat das Team von SEEDS sein Ziel erreicht, die Emissionsdaten zu verbessern und neue Instrumente zur Überwachung der Ablagerungen zu schaffen. Insgesamt wurden im Rahmen des Projekts achtzehn verschiedene Datensätze erstellt, die nun über ein interaktives Datenportal der Forschung und den politischen Entscheidungsgremien zur Verfügung stehen. Die Projektdaten werden gegenwärtig europaweit von Emissionssachverständigen genutzt, und zwar sowohl innerhalb des Copernicus-Dienstes zur Überwachung der Atmosphäre als auch in der Taskforce für Emissionsinventare und Emissionsprognosen.
SEEDS: Samen für die Zukunft aussäen
Eine der wichtigsten Projekterkenntnisse war die Bedeutung von Echtzeit-Emissionsdaten und die Tatsache, dass satellitengestützte Daten gute unabhängige Informationen darüber liefern können, wie sich Luftverschmutzungsquellen im Zeitverlauf verändern. Obwohl sich das Projektteam zunächst auf die Analyse von Erkenntnissen aus der Vergangenheit konzentrierte, erkannte es, dass Echtzeit-Emissionsdaten einen unmittelbareren Einfluss auf die Verbesserung der Luftqualitätsprognosen ausüben könnten. Mit der Inbetriebnahme zukünftiger Satelliten wie Sentinel-4 wird diese Fähigkeit noch weiter verbessert werden. Mit der Arbeit von SEEDS wurde außerdem die Notwendigkeit einer besseren Zusammenarbeit zwischen der Forschung und Industriezweigen wie der Landwirtschaft unterstrichen. Während Emissionssachverständige und Umweltbehörden die Vorteile von Satellitendaten für die Verbesserung von Emissionsschätzungen schnell erkannt haben, gestaltete es sich schwieriger, die großen Unternehmen aus Industrie und Landwirtschaft zu gewinnen. In Zukunft werden sich ähnliche Projekte wie SEEDS darauf konzentrieren müssen, den Zugang zu den Satellitendaten noch weiter zu verbessern und breiteren Interessengruppen ihren Wert zu demonstrieren.
Schlüsselbegriffe
SEEDS, Copernicus, CAMS, Luftqualität, Emissionsdaten, Luftverschmutzung, Politik, Stickstoff, Ozon, Schadstoffe, Sentinel
