TROPOMI

Engl. Akronym für TROPOspheric Monitoring Instrument, dt. Instrument zur Troposphärenüberwachung; an Bord des ESA-Satelliten Sentinel-5P befindliches Spektrometer im Bereich des ultravioletten, des sichtbaren und des infraroten Lichts. Es beobachtet Sonnenlicht, das von der Erdoberfläche und der Atmosphäre in den Weltraum zurückgestreut wird, und erkennt die einzigartigen Fingerabdrücke von Gasen in verschiedenen Teilen des Spektrums.

Ziele der Mission sind Messungen der Troposphäre bis herunter zur Erdoberfläche. Sie dienen der wissenschaftlichen Forschung und sollen Dienstleistungen für die Gesellschaft unterstützen. Dazu ist eine hinreichende räumlich-zeitliche Auflösung angestrebt um anthropogene und natürliche Emissionen und atmosphärische Lebenszyklen der wesentlichen troposphärischen Schadstoffe (Ozon, Stickstoffdioxid, Kohlenmonoxid, Formaldehyd und Schwefeldioxid) sowie zwei bedeutender Treibhausgase (troposphärisches Ozon und Methan) zu quantifizieren. Zusätzlich sollen Aerosol-Partikel beobachtet werden, die Luftqualität und Strahlungsantrieb (engl. climate forcing) regional und global beeinflussen.

TROPOMI - Instrument zur Troposphärenüberwachung Quelle: ESA

TROPOMI misst einmal pro Sekunde die Daten einer Fläche von 2600 km × 7 km bei einer Auflösung von 7 km × 7 km. Es wird eine vollständige Abdeckung im Bereich von 7° nördlicher bis 7° südlicher Breite sowie mehr als 95 % Abdeckung der übrigen Erdoberfläche erreicht. Das Licht wird nach dem Gitterspektrometer-Prinzip in die Spektralbänder ultraviolett (UV), sichtbares Licht, nahes Infrarot (NIR) und kurzwelliges Infrarot (SWIR, engl. short-wave infrared) zerlegt und dann von vier getrennten Detektoren gemessen. Die Messbereiche liegen bei 270–320 nm für UV, 310−500 nm für sichtbares Licht, 675−775 nm für NIR und 2305-2385 nm für SWIR.

Das Instrument besteht aus vier Hauptmodulen: Eines enthält Teleskop, UV/sichtbar/NIR-Spektrometer und Kalibriereinheit, ein weiteres das SWIR-Spektrometer mit entsprechender Optik; zudem gibt es eine Steuereinheit und einem Kühlmodul. Die Gesamtmasse von TROPOMI beträgt 220 kg und die Leistungsaufnahme ca. 170 Watt. Seine Lebenszeit ist auf 7 Jahre ausgelegt.

Die Auswertung der Messdaten liefert Informationen über die atmosphärische Konzentration und Verteilung der in den Missionszielen definierten Stoffe sowie von Brommonoxid (z.B. aus Vulkanen), Glyoxal, Wasser und Wolken.

Beispiel: Methanemissionen aus dem Kohlebergbau

Der Kohlebergbau trägt erheblich zu den weltweiten Methanemissionen bei und ist für rund 33 % aller Methanemissionen aus fossilen Brennstoffen im Zeitraum 2008-2017 verantwortlich. In der Regel werden in unterirdischen Kohlebergwerken groß angelegte Belüftungssysteme eingesetzt, die für Frischluft unter Tage sorgen, um Gase wie Methan zu verdünnen und die Temperatur für sichere Arbeitsbedingungen zu regulieren. Dieses "Ventilationsluft-Methan" wird jedoch letztendlich in die Atmosphäre freigesetzt und stellt somit eine Quelle für flüchtiges Methan dar.

Nach Angaben der Europäischen Kommission und der Europäischen Umweltagentur befinden sich die 10 größten Methanemittenten unter den europäischen Kohlebergwerken in Polen. Zusammen haben diese Bergwerke im Jahr 2020 rund 282 300 Tonnen Methan in die Atmosphäre freigesetzt. Die folgende Karte zeigt die gemittelten Anomalien der Methankonzentration, die vom Tropomi-Instrument auf dem Copernicus-Satelliten Sentinel-5P zwischen 2018 und 2020 über Südpolen ermittelt wurden.

Die Spitzhacken markieren die Positionen der größten unterirdischen Kohlebergwerke im Oberschlesischen Kohlebecken westlich von Krakau.

Methankonzentration über dem südlichen Polen Quelle: ESA

Tropomi wurde von einem Joint Venture des Netherlands Space Office, des Königlich Niederländischen Meteorologischen Instituts, des Niederländischen Instituts für Weltraumforschung, der Niederländischen Organisation für Angewandte Naturwissenschaftliche Forschung und Dutch Space gebaut.

Weitere Informationen:

• TROPOMI - Startseite (ESA, NSO)
• TROPOMI (ESA)
• Coronavirus: nitrogen dioxide emissions drop over Italy (ESA)