Airbus Defence and Space

SCIAMACHY nimmt „Fingerabdrücke“ der Spurengase

Das Spektrometer liefert einzigartige Einblicke in die Physik und Chemie der Atmosphäre

Sciamachy (Scanning Imaging Absorption Spectrometer for Atmospheric CHartographY) Das primäre wissenschaftliche Ziel des Instruments SCIAMACHY (SCanning Imaging Absorption SpectroMeter for Atmospheric CHartographY) besteht in der globalen Messung verschiedener Spurengase in der Troposphäre und der Stratosphäre. Dazu misst das Spektrometer transmittierte, gestreute und von der Erdatmosphäre reflektierte Strahlung im Wellenlängenbereich von 240 nm bis 2400 nm.

Ein Teil von Envisats Messdaten gelangt in nahezu Echtzeit zu den Forschern und Nutzern, der andere wird mittelfristig aufbereitet. Dabei hat das Spektrometer SCIAMACHY einzigartige Einblicke in die Physik und Chemie der Atmosphäre geliefert. Das Instrument misst Sonnenlicht, das die Atmosphäre durchquert hat, und zerlegt es in seine Spektralfarben. In dem auf diese Weise erhaltenen Spektrum hinterlassen in der Luft enthaltene Gase charakteristische „Fingerabdrücke“. Dies erlaubt den Forschern, genaue Rückschlüsse auf die Konzentrationsverteilung von Luftschadstoffen zwischen der Erdoberfläche und 90 Kilometer Höhe zu ziehen.

Ganz oben auf der Liste der Messungen mit SCIAMACHY steht das Treibhausgas Kohlendioxid (CO2). Insbesondere wollen Klimaforscher verstehen, wie CO2 im globalen Kohlenstoffzyklus agiert. Von den emittierten CO2-Mengen verbleibt derzeit etwa die Hälfte in der Atmosphäre, die andere Hälfte wird in den Ozeanen und der Biosphäre gespeichert. Ausgedehnte Blattgrünflächen, wie die Wälder Sibiriens, können CO2 aufnehmen. Es ist zu erwarten, dass ihr Wachstumszyklus einen deutlichen Einfluss auf die Menge des vorhandenen CO2 besitzt. Messungen mit SCIAMACHY über der nördlichen Hemisphäre zeigten genau diesen Effekt. In den Sommermonaten Juli und August „atmen“ die borealen Wälder besonders intensiv CO2 ein und entfernen es dadurch aus der Troposphäre. Diese Messdaten sind für die Klimaforscher von unersetzlichem Wert.

Das Spektrometer SCIAMACHY liefert einzigartige Einblicke in die Physik und Chemie der Atmosphäre Methan (CH4) ist nach Wasserdampf und Kohlendioxid das stärkste Treibhausgas. Seine anthropogenen Emissionen, vor allem aus Reisanbau und Viehhaltung, sind stark variabel. Methan gelangt aber auch aus natürlichen Prozessen in die Atmosphäre, beispielsweise aus Sümpfen oder auftauenden Permafrostböden. Das quantitative Verständnis der Quellen und Senken von Methan ist insbesondere vor dem Hintergrund des Handels mit Treibhausgasen im Rahmen des Kyoto-Protokolls von Bedeutung. SCIAMACHY bietet erstmals die Möglichkeit, die Verteilung von CH4 global zu erfassen. Die Messungen zeigen erhöhte Methan-Konzentrationen über Teilen Nord- und Südamerikas, Zentralafrikas, Indiens (insbesondere der Ganges-Ebene) und Indochinas. Atmosphärenmodelle stimmten in Indien und Indochina gut mit den Messdaten überein. Unerwartet große Abweichungen traten dagegen in Teilen Nord- und Südamerikas, in Zentralafrika und in Indonesien auf. Dies sind Regionen mit Sumpfgebieten und erhöhter biologischer Aktivität der Vegetation des tropischen Regenwaldes. Bis dahin waren Wissenschaftler davon ausgegangen, dass die Regenwälder den Anteil der Treibhausgase eher verringern, da sie Kohlendioxid speichern. Als Ursache für die hohe gemessene Methan-Konzentration wurde ein bis dahin unbekannter biologischer Vorgang identifiziert, bei dem die Regenwaldpflanzen das Gas produzieren.

Anfang 2011 wurden im Rahmen des Projekts SeaKLIM die Schadstoffemissionen des Schiffsverkehrs ermittelt. Das Ergebnis: Die internationale Schifffahrt entlässt etwa so viel Kohlendioxid in die Atmosphäre wie die Luftfahrt und emittiert zehnmal so viele Stickoxide und hundertmal so viel Schwefeldioxid. Diese Ergebnisse beruhen auf Daten von SCIAMACHY.

SCIAMACHY-Daten dienen aber auch einem praktischen Alltagsservice: dem UV-Check, der über das aktuelle Sonnenbrandrisiko informiert. Mit diesem Service kann man sich über Internet oder Mobiltelefon jederzeit auf dem aktuellen Stand halten und sich so gegen Sonnenbrand schützen. In die Prognose geht eine Reihe von Größen ein, darunter die von SCIAMACHY gemessene, lokale Ozon-Konzentration.

 

Envisat Instrument: das Spektrometer SCIAMACHY Envisat Instrument: Das Spektrometer MIPAS GOMOS Envisat Instrument: Radarinstrument Advanced Synthetic Aperture Radar ASAR Envisat Instrument: Das Radiometer AATSR
      SCIAMACHY           MIPAS          GOMOS           ASAR           AATSR

 

ErdbeobachtungUmweltEnvisat