Europäische Satelliten verstärken Überwachung der Luftqualität

LONDON (IT BOLTWISE) – Die Überwachung der Luftqualität aus dem All erreicht 2025 einen neuen Meilenstein mit dem Start fortschrittlicher europäischer Raumfahrtkapazitäten. Diese beinhalten die neuen Copernicus-Satelliten und die nächste Generation der EUMETSAT-Wettersatelliten, darunter der von Airbus gebaute MetOp-SG A. Diese Missionen sollen die Datensammlung intensivieren und die Vorhersagen zur Luftqualität erheblich verbessern.

Die Luftqualität ist ein zentrales Anliegen unserer Gesellschaft, da sie direkten Einfluss auf die Gesundheit und die Umwelt hat. Im Jahr 2025 wird ein bedeutender Fortschritt in der Überwachung der Luft, die wir atmen, erzielt, durch den Start neuer europäischer Raumfahrtkapazitäten. Diese beinhalten fortschrittliche Copernicus-Satelliten und die nächste Generation der EUMETSAT-Wettersatelliten, wie den von Airbus gebauten MetOp-SG A. Diese neuen Missionen werden die Datensammlung intensivieren und die Vorhersagen zur Luftqualität erheblich verbessern.

Jeden Tag atmen Menschen etwa 14 kg Luft ein, wobei sie neben dem lebenswichtigen Sauerstoff auch Spuren von Gasen und mikroskopisch kleinen Partikeln aufnehmen. Diese schädlichen Bestandteile können die Gesundheit direkt beeinträchtigen und Ökosysteme belasten, sowohl bei akuten Verschmutzungsereignissen als auch bei chronischer Exposition. Laut der Weltgesundheitsorganisation ist Luftverschmutzung jährlich für fast 600.000 vorzeitige Todesfälle in Europa und etwa sieben Millionen weltweit verantwortlich.

Die Hauptquellen der Luftverschmutzung sind die Verbrennung fossiler Brennstoffe, der Straßenverkehr und industrielle Emissionen. Ihre Schwere wird oft durch Temperaturinversionen verstärkt, die Schadstoffe besonders im Winter in Bodennähe einschließen. Auch natürliche Faktoren wie Saharastaubstürme und Waldbrände verschlechtern die Luftqualität erheblich. Die Luftqualität ist mehr als nur ein Maß für Haushalts- und Umgebungsverschmutzung; sie ist ein wichtiger Indikator für unsere allgemeine Gesundheit.

Mélanie Ades, Expertin für Datenassimilation am Europäischen Zentrum für mittelfristige Wettervorhersagen (ECMWF), erklärt die Komplexität der Überwachung der Luftqualität: „Die Überwachung der Luftqualität ist eine echte Herausforderung. Schadstoffe können durch chemische Reaktionen schnell umgewandelt und durch den Wind transportiert werden, was es schwierig macht, zu verstehen, wie sich die Verschmutzung im Laufe des Tages verändert. Zudem erfordern genaue Vorhersagen nicht nur Beobachtungen, sondern auch robuste Vorhersagefähigkeiten.“

Der Copernicus Atmosphere Monitoring Service (CAMS) nutzt modernste Modellsysteme, um Satellitenbeobachtungen in nützliche und frei zugängliche Informationen für politische Entscheidungsträger, Umweltbehörden und Bürger weltweit zu verwandeln, was schnelles Handeln ermöglicht. „Um Luftqualitätsvorhersagen zu erstellen, verlassen wir uns auf Vorhersagemodelle, die verstehen, wie Chemikalien reagieren, wie Winde Schadstoffe transportieren und wie andere Parameter wie Sonnenlicht oder Temperatur die Luftqualität beeinflussen. Diese Modelle sind das Herzstück unserer Vorhersagen. Aber um sicherzustellen, dass sie die Realität genau widerspiegeln, passen wir sie ständig durch ein Verfahren namens ‚Datenassimilation‘ an“, sagt Ades.

Derzeit nutzt CAMS Beobachtungsdaten von verschiedenen Copernicus-Satelliten. Der von Airbus entwickelte Sentinel-5P liefert Beobachtungen von Ozon, Stickstoffdioxid, Kohlenmonoxid und Schwefeldioxid, während Sentinel-3 Beobachtungen der Aerosol-Optischen Dicke bereitstellt, die zur Verfolgung von Schadstoffen aus Bränden verwendet werden können. Beobachtungen aktiver Vegetationsbrände weltweit von Sentinel-3 werden ebenfalls in CAMS verwendet, um Emissionen aus Biomasseverbrennung zu schätzen.

Im Mai und Juni 2025 erlebte Kanada intensive Waldbrände. CAMS verfolgte und sagte die Rauchfahnen effektiv voraus, als sie sich über den Atlantik ausbreiteten und am 13. Juni Europa erreichten, zeitgleich mit dem Transport von Saharastaub. CAMS berichtete auch über eine Episode hoher bodennaher Ozonkonzentrationen in ganz Europa im Juni 2025. Bodennahes Ozon ist ein bedeutender Luftschadstoff, insbesondere an sonnigen Tagen. Es bildet sich durch chemische Reaktionen zwischen Stickoxiden (NOx) und flüchtigen organischen Verbindungen (VOCs) – Gase, die von Autos, Industrien und anderen Quellen emittiert werden – in Anwesenheit von Sonnenlicht.

Im Juli 2025 wurde das von Airbus gebaute Sentinel-4-Instrument auf dem dritten Generation Meteosat (MTG-S1) Satelliten gestartet und in die CAMS-Modelle integriert. Es wird stündlich hochauflösende Daten über atmosphärische Schadstoffe (Ozon, Stickstoffdioxid, Schwefeldioxid und Aerosole) über Europa liefern. Dies wird die Überwachungsfähigkeiten von Copernicus verbessern, indem es von einem Bild Europas pro Tag mit Sentinel-5P zu stündlichen Beobachtungen übergeht.

Europäische weltraumgestützte Fähigkeiten werden weiter durch MetOp-SG A und seine sechs Instrumente verstärkt. Das von Airbus gebaute Infrarot-Atmosphärische Sounding Interferometer (IASI-NG) ist in der Lage, Ammoniak zu überwachen, das die Luftqualität beeinflusst. Während sein an Bord befindlicher Sentinel-5-Spektrometer, betrieben von EUMETSAT, Sentinel-4 ergänzen wird. Es kann zwischen 1.000 mehr Farben als das menschliche Auge unterscheiden und eine Vielzahl von Spurengasen sowie Aerosole und den UV-Index täglich messen.

Die reichhaltigen Daten aus Satellitenbeobachtungen und Luftqualitätsvorhersagen sind unverzichtbare Werkzeuge. Sie ermöglichen es Regierungen, die Bevölkerung zu warnen, wenn die Verschmutzungswerte die gesetzlichen Grenzwerte überschreiten, politischen Entscheidungsträgern bei der Entwicklung effektiver Luftqualitätsstrategien zu helfen und Wissenschaftler bei der Verfeinerung von Klimamodellen zu unterstützen.

„CAMS-Analysen und -Vorhersagen können auch direkt von Bürgern oder über Smartphone-Anwendungen wie Windy genutzt werden, die es Nutzern ermöglichen, Luftqualitätsdaten für wichtige Luftschadstoffe wie Stickstoffdioxid und Feinstaub zu visualisieren“, erklärt Ades. Mit ihren verbesserten Überwachungsfähigkeiten, häufigeren Updates und höher aufgelösten Daten stellt die neue Generation europäischer Satelliten, ausgestattet mit ihren leistungsstarken Instrumenten, einen wichtigen Sprung dar, der hilft, unser Verständnis der atmosphärischen Prozesse zu vertiefen und die Vorhersagen zur Luftqualität zu verbessern.

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