05:53 26 November 2020
SNA Radio
    Wissen
    Zum Kurzlink
    Von
    63735
    Abonnieren

    Durch den Corona-Lockdown sind weltweit weniger Fahrzeuge auf den Straßen unterwegs. Doch welche Auswirkungen das auf die Luftqualität hat, wurde in jüngster Vergangenheit ganz unterschiedlich eingeschätzt. Dem ist das Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) nachgegangen und will nun den „Corona-Effekt“ stichhaltig nachgewiesen haben.

    Im März, kurze Zeit nach dem Corona-Lockdown, machten Satellitenaufnahmen in den Medien die Runde. Besonders prominent: Aufnahmen des europäischen Sentinel-5P-Satelliten, die das atmosphärische Stickstoffdioxid in der italienischen Provinz Lombardei zeigen, wie es mit Verhängung des Lockdowns immer weiter abnimmt. Deswegen schrieben viele die saubere Luft den Corona-Maßnahmen zu und sahen in der Pandemie wenn auch ein Unglück, so doch auch eine Chance für Umwelt, Klima und Gesundheit.

    Luftverschmutzung durch Autoverkehr (Symbolbild)
    © Sputnik / Konstantin Tschalabow (SYMBOLFOTO)
    Im April waren Messungen von Bodenstationen in Deutschland ein großes Thema in den Medien. Diesmal trugen sie aber gerade das umgekehrte Vorzeichen: In diversen Städten, allen voran in Stuttgart, waren trotz Lockdowns die Stickstoffdioxid-Werte wieder stark angestiegen und bewegten sich in Bereichen wie vor dem Lockdown. Dabei waren doch deutlich weniger Fahrzeuge auf den Straßen unterwegs. Waren sie vielleicht doch keine so starken Verursacher für Schadstoffe? Waren dann überhaupt Fahrverbote in deutschen Städten sinnvoll? So fragte die Autolobby und sah in der Situation eine Chance, den Verbrennungsmotor von den Fesseln immer neuer Auflagen zu befreien.

    In beiden Fällen wurde derselbe Fehler begangen: Im März wurde der Einfluss des Lockdowns über-, im April unterschätzt. Viele gingen schlichtweg über die Wetterbedingungen hinweg, die hier eine maßgebliche Rolle spielen. Denn etwa zeitgleich mit dem Lockdown im März setzten Polarwinde ein, die weit nach Europa eindrangen und generell für klarere Luft sorgten. Im April dagegen war durch Hochdruckwetterlagen kaum Austausch zwischen den Luftschichten möglich, wodurch sich die Schadstoffe dort ansammelten, wo sie entstehen. So lässt sich der Effekt des Lockdowns auf die Luftqualität nicht messen.

    Corona-Effekt: Stickstoffdioxid ist weltweit gefallen

    Forscher des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) wollten sich damit aber nicht zufrieden geben und haben im Rahmen einer Studie verschiedene Daten, darunter auch Wetterdaten, zusammengeführt, diese in Computermodellen ablaufen lassen – und so den „Corona-Effekt“ ermittelt.

    „Wir konnten wetter-bereinigt für dieses Jahr ab dem Lockdown einen Rückgang des Stickstoffdioxids messen. Am allerdeutlichsten ist es natürlich in der Lombardei, wo der Rückgang bis zu 45 Prozent entspricht“, schildert Thilo Erbertseder die Ergebnisse im Sputnik-Gespräch. „Wir haben uns aber auch deutsche Städte angesehen. Von München haben wir ein Modell in sehr hoher räumlicher Auflösung. Wir sehen da auch einen deutlichen Rückgang – nicht so deutlich wie in der Lombardei, aber wir sehen ihn.“

    Leichte Rückgänge konnten die Forscher außerdem in Stuttgart, Berlin und Köln, bei letzterem etwa um elf Prozent, nachweisen. „Tendenziell können wir schon sagen, ohne über Fahrverbote sprechen zu wollen, dass wir weniger Emissionen in der Stadt haben und das auch zu einem Rückgang von NO2 führt“, betont der DLR-Forscher. Verglichen wurden hierbei die Zeiträume März und April 2013-2019 sowie März und April 2020.

    Messungen von Bodenstationen in München aus den Jahren 2013-2019 im Vergleich mit 2020 im Zeitraum März und April. Daten: Bayerisches Landesamt für Umwelt (LÜB)
    Messungen von Bodenstationen in München aus den Jahren 2013-2019 im Vergleich mit 2020 im Zeitraum März und April. Daten: Bayerisches Landesamt für Umwelt (LÜB)
    Das Lagebild, wie es sich aus Bodendaten und einer DLR-Simulation mit Berücksichtigung der Wetterlagen für München ergibt. Daten: Bayerisches Landesamt für Umwelt (LÜB)
    Das Lagebild, wie es sich aus Bodendaten und einer DLR-Simulation mit Berücksichtigung der Wetterlagen für München ergibt. Daten: Bayerisches Landesamt für Umwelt (LÜB)

    Satellitendaten und Bodenstationen sind erst der Anfang

    Als Datenquelle für die Gase diente neben Bodenstationen der Sentinel-5P-Satellit. „Wir können mit dem Satelliten die ganze Welt täglich in einer Auflösung von 3,5 mal 5,5 Kilometern abtasten und bekommen dann für jeden dieser Pixel einen NO2-Wert“, erläutert Erbertseder. Möglich mach das das TROPOMI-Spektrometer an Bord, das die von der Erde und der Atmosphäre zurück ins All gestreute Sonnenstrahlung misst. „In diesen Spektren kann man Signaturen von Spurengasen wie Stickstoffdioxid messen. Das sind Absorptionsbanden, die wir mit dem Spektrometer aufzeichnen. Die Tiefe gibt uns darüber Auskunft, wie stark der Gehalt dieses Spurengases in der Atmosphäre ist. Je tiefer, desto mehr NO2“, erklärt der Forscher das Funktionsprinzip.

    Aus dem ermittelten Wert lassen sich laut Erbertseder dann die untersten zehn Kilometer herausrechnen, sodass auf das Stickstoffdioxid, das vom Menschen herrührt, geschlossen werden kann. Solche Messungen führt der Satellit nicht nur für Stickstoffdioxid, sondern auch für andere Stoffe wie Ozon, Schwefeldioxid, Formaldehyd, aber auch zur Bestimmung von Wolken Aerosol in der Luft durch. Zum Abgleich der Satellitendaten wurden auch die Daten von Bodenstationen herangezogen. Diese bilden die Daten zwar nur punktuell ab, dafür aber sehr genau und auch direkt am Boden, also in dem Bereich, in dem Menschen am meisten von den gemessenen Gasen betroffen sind.

    Simulation: Vom Wetter, Emissionsquellen und chemischen Prozessen

    Schließlich flossen auch Daten von diversen meteorologischen Einrichtungen wie dem Europäischen Zentrum für mittelfristige Wettervorhersagen, dem amerikanischen Wetterdienst und dem deutschen Wetterdienst mit in die Analyse ein. Kernparameter waren dabei Wind, Temperatur, Niederschlag und Luftfeuchte. Diese wurden mit einem Chemietransport-Modell kombiniert, das die wetterbedingte Umverteilung der Stoffe sowie chemische Reaktionen in der Atmosphäre simuliert. „Ozon oxidiert Stickstoffoxid zu Stickstoffdioxid, es kommt zu Auswaschungen der Stoffe, zu Verwehungen“, führt der Forscher ein paar Beispiele an.

    Die Stoffe selbst müssen allerdings auch irgendwo herkommen. Hierfür wurde ein Emissionsmodul in die Simulation eingebunden, das die Emissionen die von Quellen wie Verkehr, Heizungen und Fabriken angibt. Und hier kommt der Trick zum Tragen, mit dem der Corona-Effekt ermittelt wurde:

    „Das Modell wusste sehr genau, wie die Meteorologie von Stunde zu Stunde war. Wir haben aber die Emissionswerte eines typischen Jahres genommen. Das Modell wusste nichts von den Lockdown-Maßnahmen“, so Erbertseder.

    Der Computer rechnete also so weiter, als gäbe es keinen Lockdown, als würden genauso viele Autos in den Straßen fahren. Und in dieser Simulation kamen deutlich höhere Werte heraus, als sie in der Realität von den Bodenstationen gemessen waren.

    „Wir haben für Lombardei oder München alle Bodenmessungen genommen, diese gemittelt und dann die Differenz gebildet aus der Simulation, ohne Kenntnis des Lockdowns, im Vergleich zu den wirklichen Messungen.“ Das Weniger an Stickstoffdioxid in der Realität gegenüber der Simulation ist dabei der wetterbereinigte Anteil, der dem Corona-Effekt zuzuschreiben ist. Das sind zum Beispiel die eingangs genannten 45 Prozent Rückgang für die Lombardei und elf Prozent in Köln.
    • Messungen von Bodenstationen in Berlin aus den Jahren 2013-2019 im Vergleich mit 2020 im Zeitraum März und April. Daten: Senatsverwaltung Berlin (BLUME)
      Messungen von Bodenstationen in Berlin aus den Jahren 2013-2019 im Vergleich mit 2020 im Zeitraum März und April. Daten: Senatsverwaltung Berlin (BLUME)
    • Das vorläufige Lagebild, wie es sich aus Bodendaten und einer DLR-Simulation mit Berücksichtigung der Wetterlagen für Berlin ergibt. Daten: Senatsverwaltung Berlin (BLUME)
      Das vorläufige Lagebild, wie es sich aus Bodendaten und einer DLR-Simulation mit Berücksichtigung der Wetterlagen für Berlin ergibt. Daten: Senatsverwaltung Berlin (BLUME)
    1 / 2
    Messungen von Bodenstationen in Berlin aus den Jahren 2013-2019 im Vergleich mit 2020 im Zeitraum März und April. Daten: Senatsverwaltung Berlin (BLUME)

    Damit Schadstoffschwankungen nicht wieder wie im März und April zum Spielball unterschiedlicher Interessen werden, gibt Erbertseder zum Abschluss einen Rat: „In dieser ganzen Debatte müssen wir beherzigen, dass die städtische Atmosphäre zu komplex ist, um schnelle, pauschale Aussagen treffen zu können. Deswegen muss man wirklich rangehen und alle relevanten Datenquellen und Methoden kombinieren, um dann wirklich die Effekte raus zu rechnen und die Schwächen der einzelnen Methoden zu eliminieren und zu einem belastbaren Ergebnis zu kommen.“

    Das Interview mit Thilo Erbertseder zum Nachhören:

    GemeinschaftsstandardsDiskussion
    via Sputnik kommentierenvia Facebook kommentieren

    Zum Thema:

    „Überraschung für Russen“: USA verlegen Raketenwerfer von Ramstein ans Schwarze Meer
    Russland kostengünstig in die Knie zwingen – Strategien der US-Denkfabrik „Rand Corporation“
    Medizinprofessor kritisiert Corona-Politik: „Die Zahlen des RKI sind das Papier nicht wert“
    Tags:
    Kohlendioxid, Luftverschmutzung, Schadstoffe, DLR, Coronavirus