Grüner Luftreiniger

Grüner Luftreiniger

Like This Video 0 Susanne
Added by 25. September 2016


 

Special Treibhausgase – Teil 1: Wie die Pflanzenwelt mit Kohlenstoffdioxid interagiert

 

Am Institut für Umweltforschung der Bremer Universität befassen sich Physiker mit der Erforschung der Treibhausgase Kohlenstoffdioxid und Methan in der irdischen Atmosphäre. Über die Auswertung irdischer und satellitengestützter Messungen wissen wir inzwischen, dass heute rund die Hälfte des vom Menschen produzierten Treibhausgases CO2 von Pflanzen für verstärktes Wachstum genutzt wird. Daher schwankt der Gehalt der Treibhausgase im Wechsel der Jahreszeiten; Ziel der Forschung ist es derzeit, mehr über die jahreszeitlichen wie regionalen Unterschiede von Quellen und Senken zu erfahren. Im ersten Teil unserer Doppelfolge steht Kohlenstoffdioxid im Mittelpunkt.

 
Sprechertext des Videos
 
Die beiden Umweltforscher Michael Buchwitz und Maximilian Reuter berichten in unserem Bonus-Clip Highlights Bremer Umweltforschung über einige ihrer neuesten Ergebnisse in der Atmosphärenforschung der Treibhausgase Kohlendioxid und Methan, darunter auch über amerikanische Fracking-Gebiete, durch die – zumindest nach derzeitiger Einschätzung der Bremer – deutlich mehr belastendes Methan in die Luft abgegeben wird als bisher angenommen.
 
Sprechertext der Reportage
 
Moderation von Susanne Päch
 
Treibhausgase geben selten Anlass zu positiven Botschaften. Aber diese ist so eine. Es geht dabei um die ganz großen Zusammenhänge: um den Ausstoß von Kohlendioxid und die selbstreinigenden Kräfte der Natur. Pflanzen helfen der Menschheit mit ihrer Photosynthese – zumindest heute noch -, den Klimawandel teilweise abzufedern. Grünzeug wirkt wie ein chemischer Schwamm, der rund die Hälfte des vom Menschen produzierten CO2 derzeit noch bereitwillig aufsaugt. Entwarnung bedeutet das allerdings nicht. Vor kurzem habe ich die Umweltforscher Michael Buchwitz und Maximilian Reuter in Bremen besucht, und mich über den heutigen Stand der Atmosphärenforschung in Sachen Treibhausgabe zu informieren. Mehr über Kohlenstoffdioxid jetzt im ersten Teil unserer zweiteiligen Sendung.
 
Sprechertext der Reportage
 
Ich bin im Institut für Umweltphysik der Universität Bremen. Im Blickpunkt der Wissenschaftler: das komplexe System Erde. Michael Buchwitz und sein Team befassen sich im Schwerpunkt mit den Atmosphäre-Anteilen von Methan und von CO2, der wichtigste Parameter für die vom Menschen beeinflusste Erderwärmung. Im Rahmen der “ Climate Change Initiative“ der Europäischen Raumfahrtagentur ESA leitet Buchwitz auch das Teilprojekt zum Thema Treibhausgase. CO2 und Methan sind langlebig und von Satelliten aus messbar – die globale und langfristige Verteilung solcher Gase also gut dokumentiert. Doch der Teufel steckt im Detail.

O-Ton Prof. Dr. Michael Buchwitz, Umweltphysiker an der Universität Bremen

Mehr Detailwissen ist zwingend erforderlich. Dank immer feineren Auswertungsalgorithmen geben uns Satellitendaten inzwischen nicht nur Aufschluss über die globale Verteilung der Treibhausgase, sondern auch über regionale Unterschiede und Veränderungen im Jahresverlauf – über Quellen und Senken, wie das die Experten nennen.

O-Ton Prof. Dr. Michael Buchwitz, Umweltphysiker an der Universität Bremen
O-Ton Dr. Maximilian Reuter, Umweltphysiker an der Universität Bremen

Allerdings: Klimaforschern ist heute längst noch nicht klar, wie genau sich die Erderwärmung längerfristig auf die Wechselwirkung zwischen CO2 und Pflanzen auswirkt.

O-Ton Dr. Maximilian Reuter, Umweltphysiker an der Universität Bremen

Eine wichtige Grundlage der Bremer Arbeiten sind die Daten des 2002 gestarteten ESA-Satelliten Envisat: ein Meilenstein für die globale Messung von Kohlenstoffdioxid aus dem All. Für die CO2-Forschung besonders wichtig: der Multisensor SCIAMACHY (für „Scanning Imaging Absorption Spectrometer for Atmospheric Chartography“).

O-Ton Prof. Dr. Michael Buchwitz, Umweltphysiker an der Universität Bremen

Bevor jedoch Wissenschaftler solche Daten interpretieren und Schlüsse über ihre Bedeutung ziehen können, ist ein Zwischenschritt erforderlich: Die Aufbereitung solcher Satellitendaten, ein Spezialgebiet der Bremer Umweltforscher.
O-Ton Prof. Dr. Michael Buchwitz, Umweltphysiker an der Universität Bremen

Die methodische Grundlage dieser Datenauswertung ist die Kenntnis, dass alle Moleküle – also auch Gase in der Atmosphäre – das einfallende Sonnenlicht in genau bekannten Spektralbereichen absorbieren. Das führt zu „spektralen Fingerabdrücken“, die im Bezug auf jedes Atom oder auch Molekül charakteristisch sind.
Doch das ist die Theorie. Denn die Sensoren in Erdumlaufbahn messen nicht Spektren von einzelnen Bestandteilen, sondern summarisch ein für den Außenstehenden chaotisch erscheinendes Konglomerat von Absorptionslinien im atmosphärischen Raum. Die verschiedenen Bestandteile der Atmosphäre müssen quasi rückwärts aufgeschlüsselt werden. Das von SCIMACHY erfasste Spektrum reicht vom ultravioletten bis zum kurzwellig infraroten Spektralbereich (210 bis 2380 Nanometer) – umfasst also mit Ausnahme der Radiofrequenzen das gesamte Licht, das durch die Atmophäre auf die Erdoberfläche fällt.
Zehn Jahre lang hat Envisat jede Sekunde viermal in einem Streifen von etwa 60 x 30 km die Spektraldaten aus dem Orbit erhoben. Ein dauerhafter Schatz für die Atmosphärenforschung.

O-Ton Prof. Dr. Michael Buchwitz, Umweltphysiker an der Universität Bremen

Die dominantesten „Fingerabdrücke“ in den gemessenen Datensätzen stammen von Luftmolekülen. Auf eine Million Luftteilchen kommen etwa vierhundert CO2- und sogar nur zwei Methan-Moleküle. Am Anfang der Analyse steht die erste Schätzung, wie viele der in der Atmosphäre vorhandenen unterschiedlichen Teilchen in jedem Mess-Segment enthalten sind. Anhand dieser hypothetisch angenommenen Quantitäten wird ein Absorptionsspektrum simuliert und dann immer weiter optimiert, bis die Simulation möglichst nahe mit dem gemessen Spektrum übereinstimmt. Am Ende dieser Quantifizierung können die Wissenschaftler dann sagen, wie hoch die Konzentrationen von CO2 oder sonstigen Spurengasen in jedem Mess-Segment tatsächlich sind.

O-Ton Prof. Dr. Michael Buchwitz, Umweltphysiker an der Universität Bremen

Die regionalen Abhängigkeiten von atmosphärischen CO2 und der irdischen Biosphäre sind auch für die Klimapolitik ziemlich interessant. Noch besser wäre es für solche Diskussionen jedoch, den Ausstoß einzelner Kraftwerke genau beziffern zu können. Das können die alten Envisat-Daten nicht leisten. Dafür bräuchte es laut Expertenmeinung spektral hoch aufgelöste Messungen mit einer räumlichen Auflösung von höchstens 2 x 2 km.

O-Ton Prof. Dr. Michael Buchwitz, Umweltphysiker an der Universität Bremen

Deshalb haben die Bremer ein Konzept für einen Satelliten der nächsten Generation entwickelt, das derzeit in Strategiegremien aus Politik und Wissenschaft diskutiert wird. Doch Projekte dieser Art sind teuer – und letztlich sind diese Bremer Forschungen nur eine Facette im großen Bild der Wechselwirkungen von Atmosphäre und Erdoberfläche. Klar, dass die Bremer gern ihr Projekt umgesetzt sehen möchten. Aber sicher ist heute das nicht.

O-Ton Prof. Dr. Michael Buchwitz, Umweltphysiker an der Universität Bremen

Die Konkurrenz um Wissenschafts-Budgets in der Raumfahrt ist groß. Viele grundlegende Fragen in der Umweltforschung warten noch auf eine verbindliche Antwort. Trotz aller Unwissenheit versucht die Forschung heute schon, das komplexe System Erde in Modelle zu packen, beispielsweise in ein „Strahlungs-Transportmodell“, wie die Experten hier sagen. Unter dem Strich gibt es eigentlich „nur“ Auskunft darüber: Wie viel Lichtstrahlung kommt durch die Atmosphäre rein – und wie viel Licht wird wieder abgestrahlt. Diese so einfach erscheinende Frage entscheidet mit darüber, wie sich die Erde im Lauf der Jahrzehnte summarisch erwärmt oder auch abkühlt. Ein echter Klimabringer also. Das Gesamtbild der Vorgänge im Strahlungstransport ist noch schwer durchschaubar. Eine Sissyphosarbeit! Aber die Bremer wie andere führende Forschungsinstitute haben sie bereits in Angriff genommen. Hier das Flussdiagramm des Bremer Modells – und ich stehe etwas ratlos davor.

O-Ton Dr. Maximilian Reuter, Umweltphysiker an der Universität Bremen

Die großen Störfaktoren für die CO2-Forscher sind zuerst einmal die Wolken.

O-Ton Dr. Maximilian Reuter, Umweltphysiker an der Universität Bremen

Aerosole sind wesentliche Treiber der Wolkenbildung, weil sich an diesen Teilchen die Wassermoleküle der Atmosphäre binden. Bei ihnen besteht noch großer Forschungsbedarf, darüber ist sich die Fachwelt einig.

O-Ton Dr. Maximilian Reuter, Umweltphysiker an der Universität Bremen

Bei so vielen Unsicherheitsfaktoren kann es helfen, so dachten die Bremer Wissenschaftler, über den eigenen Tellerrand zu schauen und die unterschiedlichen Auswertungsalgorithmen für Satellitendaten erst einmal zu vergleichen. Sie haben das Projekt EMMA aus der Taufe gehoben – und sprechen dabei vom „Ensemble-Ansatz“.

O-Ton Dr. Maximilian Reuter, Umweltphysiker an der Universität Bremen
 
Erstsendung HYPERRAUM.TV: Oktober 2016
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