Sentinel-5 / -5P

Die Mission Sentinel-5 ist ebenso wie Sentinel-4 der Beobachtung der Atmosphärenzusammensetzung mit hoher zeitlicher und räumlicher Auflösung gewidmet. Die Auswertung und Bereitstellung der Daten erfolgt über den Copernicus-Dienst Copernicus Atmosphere Services.

Sentinel-5 soll mit gesonderten Instrumenten auf den MetOp-Second-Generation-Satelliten die Erde auf polaren Orbits in ca. 800 km Höhe umkreisen. Mit einer Schwadbreite von etwa 2670 Kilometern wird Sentinel-5 die Erdatmosphäre mit einer bisher unerreichten räumlichen Auflösung von 7x7 Quadratkilometern in Nadirrichtung einmal täglich erfassen und Atmosphären- und Klimaforschern eine präzise Erkennung und Untersuchung von Emissionsquellen ermöglichen.

Das Ziel der Copernicus Sentinel-5-Mission ist es, eine globale Überwachung der wichtigsten Spurengase und Aerosole der Luftqualität mit einer täglichen globalen Wiederholungsperiode zu gewährleisten. Das Hauptinstrument von Copernicus Sentinel-5 wird das UV-VIS-NIR-SWIR-Spektrometer (UVNS) sein, das mit 7 verschiedenen Spektralbändern arbeitet und Verbesserungen bei der Messung der Luftqualität, der Überwachung des stratosphärischen Ozons, der Messung der Sonnenstrahlung und der Überwachung des Klimawandels ermöglicht. Die Beobachtungen werden zur Erweiterung und Ergänzung der Daten des Copernicus-Sentinel-5P-Satelliten verwendet, der seit 2018 Luftqualitätsmessungen durchführt.

Die Mission umfasst ein Spektrometer für den ultravioletten, sichtbaren, nah-infraroten und kurzwellen-infraroten Spektralbereich (UVNS) sowie einen Visible Infrared Imager (VII) und einen Multi-viewing Multi-channel Multi-polarization Imager (3MI). Diese spektralen Daten können u.a. mithilfe des DOAS-Verfahrens für die Erstellung von Spurengaskarten (v.a. O₃, NO₂, SO₂, BrO, HCHO) genutzt werden.

Am 13. Oktober 2017 startete die Mission Sentinel-5 Precursor (Sentinel-5P) auf einem eigenen Satelliten, um die zeitliche Lücke vor dem für 2021 vorgesehenen Start von Sentinel-5 zu überbrücken. Sentinel-5P wird als erster Satellit im Rahmen des Copernicus-Programms die chemische Zusammensetzung der Atmosphäre erfassen.

Mit seinem einzigen Instrument, dem Spektrometer TROPOMI, eröffnet Sentinel-5P eine völlig neuartige Beobachtung der Atmosphäre, in einer bislang noch nicht gekannten Auflösung. Mit Sentinel-5P kann man insbesondere die Erkenntnisse zur Luftqualität über den großen Städten und ihre Herkunft erweitern und auch Veränderungen, zum Beispiel durch politische Maßnahmen, beobachten. Auch der tägliche Verkehr auf der Straße, auf dem Wasser oder in der Luft hinterlässt in der Atmosphäre Spuren in Form von Stickstoffdioxid, Ozon und anderen Schadstoffen. Mit Sentinel-5P können nun auch kleinere Quellen innerhalb einer Stadt erfasst werden, die die Verkehrs- und Energiemuster von Siedlungen offenbaren.

Luftqualität in Europa am 22. März 2022

Fast ganz Kontinentaleuropa befindet sich in einem anhaltenden atmosphärischen Hochdruckgebiet. Dies hat nicht nur zu Rekordwerten beim Luftdruck in Dänemark geführt, sondern aufgrund der verringerten atmosphärischen Zirkulation auch die Luftqualität beeinträchtigt.

Wie diese Visualisierung der Stickstoffdioxid (NO₂)-Messungen zeigt, die am 22. März 2022 vom Copernicus-Satelliten Sentinel-5P erfasst wurden, erreichten die Konzentrationswerte über Norditalien, Deutschland, Nordfrankreich, Belgien, der Tschechischen Republik, Ungarn, den Niederlanden, Polen und Dänemark verbreitet 0,1 mmol/m².

Diese Werte sind mit den vom Copernicus-Sentinel-5P-Satelliten im März 2021 gemessenen Werten vergleichbar und bestätigen den Trend einer Rückkehr zu den NO₂-Belastungswerten vor der Pandemie.

Quelle: European Union, Copernicus Sentinel-5P imagery

Die neuen Datenprodukte sind jedoch nicht nur für viele wissenschaftliche Bereiche wertvoll, sondern auch für Unternehmen oder einzelne Bürger. Smartphone-Apps und Internetdienste mit Informationen zur Luftqualität oder Biowetter profitieren künftig von den hochgenauen Daten. Verschiedene Luftschadstoffe beeinträchtigen Risikogruppen wie Asthmatiker, Patienten mit Atemwegserkrankungen oder Herz-Kreislauf-Problemen, Allergiker, ältere Menschen und kleine Kinder. Detaillierte tagesaktuelle Informationen, wie etwa die örtliche Ozonbelastung, können damit wertvolle Hinweise für den Alltag liefern. Die Weltgesundheitsorganisation WHO zählt Luftverschmutzung inzwischen zu den größten Umweltrisiken weltweit.

Airbus Defence and Space war Hauptauftragnehmer dieses von der ESA und den Niederlanden beauftragten Satelliten, der einen kontinuierlichen Datenfluss zur Beobachtung des Ozonlochs und der Verschmutzung der Troposphäre sichern wird, während sich die derzeitigen Klimaüberwachungs-Missionen gleichzeitig ihrem Ende nähern. Sentinel-5P ergänzt die gegenwärtigen Kapazitäten in der polnahen Umlaufbahn. Der 820 kg schwere Satellit wurde von den Eurockot Launch Services an Bord einer Rokot-Rakete von Plesetsk aus ins All getragen.

Weitere Informationen:

Copernicus: Sentinel-5 (eoPortal Directory)
Copernicus: Sentinel-5P (eoPortal Directory)
Sentinel-5 (CEOS EO Handbook)
Sentinel-5P (CEOS EO Handbook)
Sentinel-5 (ESA Earth Online))
Sentinel-5P (ESA)
Copernicus: Sentinels-4/-5 und -5P (ESA)
Sentinel-5P brings air pollution into focus (ESA 12/2017)
Sentinel-5P: Quantensprung in der Atmosphärenbeobachtung (DLR 12/2017)
Satellites track unusual Saharan dust plume (ESA 2020)
Sentinel-5 - ESA’s Polar-orbiting Atmospheric Composition Mission (ESA 2020)
Coronavirus: nitrogen dioxide emissions drop over Italy (ESA)
Ozone hole goes large again (ESA 2023)