Sentinel-5A liefert erste Daten zur globalen Luftqualität

Sentinel-5A hat wenige Monate nach dem Start seine ersten hochauflösenden Messdaten geliefert und zeigt seine Fähigkeit, wichtige atmosphärische Spurengase wie Ozon, Stickstoffdioxid, Formaldehyd und Schwefeldioxid weltweit zu überwachen. Die Ergebnisse markieren einen wichtigen Schritt hin zur vollständigen Einsatzbereitschaft der neuen Copernicus-Mission.

Bild: ESA/ATG medialab

Vor etwas mehr als drei Monaten gestartet, hat Copernicus Sentinel-5A seine ersten Bilder geliefert – darunter eine globale Karte des Ozons, Karten von Stickstoffdioxid über dem Nahen Osten und Südafrika, Formaldehyd über Teilen Afrikas sowie Schwefeldioxidemissionen aus einem aktiven Vulkan in Russland – und zeigt damit die leistungsstarke Fähigkeit der Mission, atmosphärische Gase weltweit zu überwachen.

Sentinel-5A ist ein fortschrittliches abbildendes Spektrometer an Bord des ersten Wettersatelliten der zweiten MetOp-Generation (MetOp-SG-A1), der im August 2025 in eine polare Umlaufbahn gestartet wurde.

Zwei weitere Sentinel-5-Spektrometer, Sentinel-5C und Sentinel-5D, werden in Zukunft gestartet – eines auf MetOp-SG-A2 und eines auf MetOp-SG-A3 –, wodurch die Lebensdauer der Sentinel-5-Mission auf mehr als 20 Jahre erweitert wird.

Der Missionswissenschaftler von ESA Sentinel-5, Ben Veihelmann, sagte: „Sentinel-5 ist eine sehr leistungsstarke europäische Mission zur Beobachtung unserer Atmosphäre. Mit seiner langen Missionsdauer wird Sentinel-5 entscheidend sein für die Überwachung von Treibhausgasen, der Erholung der Ozonschicht und der Entwicklung der Luftverschmutzung.“

Die Sentinel-5-Mission liefert Beobachtungen zu wichtigen Luftschadstoffen, essenziellen Klimavariablen und stratosphärischem Ozon – jener schützenden Schicht, die das Leben auf der Erde vor schädlicher ultravioletter Strahlung schützt.

Aus einer Höhe von 832 Kilometern in einer sonnensynchronen Polarumlaufbahn erfasst Sentinel-5 täglich umfassende Daten über den gesamten Globus. Sie ergänzt die Sentinel-4-Mission, die Europa und Nordafrika stündlich aus dem geostationären Orbit beobachtet.

Das hochauflösende abbildende Spektrometer der Sentinel-5-Mission arbeitet über sieben Spektralbänder hinweg, die den ultravioletten, sichtbaren, nahinfraroten und kurzwelligen infraroten Bereich abdecken, um eine Vielzahl von Spurengasen zu messen, darunter Ozon, Stickstoffdioxid, Schwefeldioxid, Formaldehyd, Glyoxal, Kohlenmonoxid und Methan, sowie Aerosole und den UV-Index.

Heinrich Bovensmann von der Universität Bremen bemerkte: „Es ist spannend zu sehen, dass eine Idee, an der wir seit mehr als einem Jahrzehnt arbeiten, zum Leben erwacht ist.“

Das erste Bild, eine globale Ozonkarte, wurde am 13. Oktober aufgenommen. Ozon spielt eine doppelte Rolle in der Erdatmosphäre: Während stratosphärisches Ozon das Leben vor schädlicher UV-Strahlung schützt, ist bodennahes Ozon ein schädlicher Luftschadstoff, der die menschliche Gesundheit und Ökosysteme beeinträchtigt. Die Gesamt-Säulendichte, die im Bild zu sehen ist, wird von der stratosphärischen Komponente dominiert.

Das Ozonloch über der Antarktis ist deutlich sichtbar, mit Säulendichtewerten, die unter 220 Dobson-Einheiten fallen. Obwohl der Einsatz ozonabbauender Substanzen wie halogenierter Kohlenwasserstoffe im Rahmen des Montrealer Protokolls 1989 verboten wurde, bedeutet ihre lange Lebensdauer in der Atmosphäre, dass sich die vollständige Erholung der Ozonschicht nur langsam vollzieht.

Hinweise auf diese Erholung haben erst in den letzten Jahren begonnen, sichtbar zu werden. Die Beobachtungen von Sentinel-5 werden den langfristigen Datensatz der Ozonüberwachung erweitern und stärken und Wissenschaftlern helfen, die laufende Erholung dieser wichtigen Schutzschicht zu verfolgen.

Das zweite Bild zeigt die vertikale Säulendichte von Stickstoffdioxid am 13. Oktober 2025 über dem Nahen Osten, wo höhere Konzentrationen um große Städte herum sowie über industriellen Öl- und Gasraffinerien, Kraftwerken und Schmelzanlagen zu sehen sind. Erhöhte Konzentrationen sind auch über dem dicht besiedelten Niltal in Ägypten erkennbar.

Stickstoffdioxid ist ein bedeutender Luftschadstoff, der hauptsächlich durch menschliche Aktivitäten erzeugt wird, wie Verkehr, Energieerzeugung, industrielle Prozesse, Kochen und Heizen. Da Wolken den Blick des Satelliten auf bodennahe Stickstoffoxide behindern können, erscheinen einige Bereiche weniger klar definiert.

Das dritte Bild zeigt die vertikale Säulendichte von Formaldehyd am 13. Oktober 2025. Erhöhte Konzentrationen entlang der nordwestlichen Küste Angolas stehen im Zusammenhang mit Emissionen durch Waldbrände, während erhöhte Werte über der Zentralafrikanischen Republik aus einer Kombination von Feueraktivität und biogenen Emissionen resultieren. Formaldehyd ist ein krebserregender Luftschadstoff.

Da Formaldehyd typischerweise in Bodennähe konzentriert ist, können Wolken den Blick des Satelliten verdecken und die Datenabdeckung verringern. Der derzeitige HCHO-Datensatz ist vorläufig, und Verzerrungen in teilweise bewölkten Regionen werden korrigiert, sobald die Datenverarbeitung verbessert wird.

Das vierte Bild zeigt eine Schwefeldioxidfahne, die vom Kljutschewskoi-Vulkan auf der Halbinsel Kamtschatka im äußersten Osten Russlands ausgestoßen wird. Er ist einer der aktivsten Vulkane der Welt – er hat seit 1700 mehr als 50-mal ausgebrochen – und ist dadurch gekennzeichnet, dass ständig Rauch über seinem Gipfel aufsteigt.

Das letzte Bild zeigt Erdradiationsdaten vom 5. bis 6. Oktober 2025. Die während eines ganzen Tages erfassten Daten decken den gesamten Globus ab. Bestimmte spektrale Bereiche der Messdaten wurden den Farben Rot, Grün und Blau zugeordnet, um diese Falschfarbenkarte zu erzeugen. Die Karte zeigt Land, Ozeane und Wolken und wurde hauptsächlich zur Überprüfung des instrumentellen Zustands im Orbit verwendet.

Der ESA-Projektmanager für Sentinel-5, Didier Martin, sagte: „Wir sind äußerst erfreut, diese ersten vorläufigen Ergebnisse zu sehen, und ich möchte allen danken, die an diesem Erfolg beteiligt waren. Am wichtigsten ist, dass die Ergebnisse bestätigen, dass das abbildende Spektrometer von Sentinel-5A gut funktioniert, wobei die Kalibrierung und die Datenverarbeitungskette wie geplant voranschreiten. Das bringt die Mission fest auf Kurs, wissenschaftliche Forschung, Luftqualitäts- und UV-Gesundheitswarnungen sowie die Überwachung essenzieller Klimavariablen zu unterstützen – und letztlich Vorteile für Bürger, Umwelt und Wirtschaft gleichermaßen zu liefern.“

Die ESA-Direktorin für Erdbeobachtungsprogramme, Simonetta Cheli, sagte: „Sentinel-5 wurde von der Europäischen Weltraumorganisation für Copernicus – die Erdbeobachtungskomponente des Weltraumprogramms der Europäischen Union – entwickelt und baut auf dem Erfolg der Vorgängermission Sentinel-5 Precursor auf. Er führt modernste Technologie für die Überwachung der atmosphärischen Zusammensetzung ein. Wir sind sehr stolz darauf, zu dieser wichtigen Mission beizutragen und eng mit unseren wichtigsten Partnern – der Europäischen Kommission, Eumetsat und unseren engagierten industriellen Teams – zusammenzuarbeiten. Dieser Erfolg hebt wirklich die Kraft der Zusammenarbeit hervor. Die Mission befindet sich noch in der Inbetriebnahmephase, aber diese ersten Ergebnisse zeigen eindeutig, dass alles gut funktioniert. Diese ersten Einblicke sind äußerst ermutigend. Wir freuen uns nun darauf, dass Copernicus Sentinel-5 in den kommenden Monaten vollständig betriebsbereit wird.“

Quelle (Englisch): https://www.esa.int/Applications/Observing_the_Earth/Copernicus/Sentinel-5/Sentinel-5_debuts_images_of_atmospheric_gases