DLR macht Methan Messflüge

DLR-Flugzeug erfasst Klimagas Methan vor der Küste Zentralafrikas, Methan ist nach Kohlendioxid das zweitwichtigste anthropogene Treibhausgas.

Es ist aufgrund seiner hohen Klimawirksamkeit je nach Rechenmodell etwa für ein Viertel bis ein Drittel der menschengemachten Erderwärmung seit der vorindustriellen Zeit verantwortlich. Beunruhigend ist, dass in den letzten Jahren die atmosphärische Methankonzentration immer schneller steigt, wobei die Ursachen hierfür noch nicht verstanden sind. Methan wird im Vergleich zu Kohlenstoffdioxid allerdings viel schneller in der Atmosphäre abgebaut. Hier liegt die Chance, die Methan-Konzentration schnell zu senken, wenn es gelingt, die menschlichen Methanemissionen mit entschlossenem Handeln schon in den nächsten Jahren spürbar zu verringern. Auf der internationalen Klima-Konferenz COP 26 in Glasgow verpflichteten sich auf Initiative der USA und der EU im November 2021 mehr als 100 Staaten im Rahmen der Global Methane Pledge die globalen Methanemissionen bis 2030 um mindestens 30 Prozent gegenüber dem Stand von 2020 mit freiwilligen Maßnahmen zu senken. Ein wichtiger Teil der Vereinbarung: Ihre Emissionen sollen zukünftig detailliert nach den Standards des Weltklimarats IPCC erfasst werden. Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) beteiligt sich mit der durch das UN Environmental Programme (UNEP) finanzierten Mission METHANE-To-Go. Im September 2022 misst das DLR-Forschungsflugzeug Falcon 20E ausgehend von Gabun die Methanemissionen der Öl- und Gasindustrie vor der Westküste Zentralafrikas.

„Die Weltgemeinschaft braucht globale Initiativen wie die Vereinbarung des Global Methane Pledge, um dem Klimawandel gezielt und international koordiniert etwas entgegenzusetzen“, sagt die DLR-Vorstandsvorsitzende Prof. Anke Kaysser-Pyzalla. „Entscheidend ist dabei die Erdbeobachtung und deren Datenanalyse, die gezielte Maßnahmen oft erst ermöglichen sowie zu deren Überwachung und Kontinuität beitragen. Das DLR liefert mit neuartigen Methoden und Instrumenten die Details und Datentiefe, die erfolgreiche Klimaschutzmaßnahmen grundlegend benötigen. Mit der Mission METHANE-To-Go leisten wir einen wichtigen Beitrag, um Lecks an Öl- und Gasförderstellen, bei Pipelines oder an LNG-Terminals aufzudecken.“

Konkret misst das DLR-Forschungsflugzeug Falcon im September 2022 ausgehend vom zentralafrikanischen Gabun die Methanemissionen der Öl- und Gasindustrie vor der Küste von Gabun und Angola. Flugzeugmessungen sind für eine detailliertere Erfassung der Methanemissionen einzelner Öl- und Gasfelder entscheidend, da Satelliten bisher über dem Meer und bei oft starker Bewölkung in tropischen Breiten nur sehr grobe und unzureichende Daten liefern können. Detailliertere Messungen der oft unentdeckten oder unterschätzten Methanemissionen bei Förderung und Transport von Öl- und Gas sind der Schlüssel, um gemeinsam mit der Öl- und Gasindustrie effizientere Maßnahmen zur Reduktion der Methanemissionen voranzutreiben.

„Insgesamt wollen wir auch besser verstehen, warum die Methankonzentration der Atmosphäre im vergangenen Jahrzehnt so stark zulegte, obwohl diese davor mehrere Jahre stagnierte“, erklärt die Leiterin der Mission Dr. Anke Roiger vom DLR-Institut für Physik der Atmosphäre. „Neben den natürlichen Methanquellen interessieren uns insbesondere die menschengemachten Quellen aus den Bereichen Energie, Landwirtschaft und Abfall. Diese müssen wir deutlich genauer erfassen, um den menschlichen Anteil an den stark steigenden Methankonzentrationen zu verstehen und um die Industrie beraten zu können.“

Messungen im Tiefflug über dem Meer

Wie viele internationale Forschungsflugkampagnen des DLR, benötigt die Mission METHANE-To-Go eine detaillierte Vorbereitung und erfahrene Forschungspiloten. „Für die Flüge in Zentralafrika sind die Organisation einer passenden Basis mit ausreichend Arbeitsmöglichkeiten an einem Flughafen ebenso eine Herausforderung, wie die Einholung von Genehmigungen für die zahlreichen Tiefflüge über verschiedene nationale Lufträume hinweg, als hier auch speziell für Tiefflüge im Umkreis der Offshore-Installationen“, berichtet der zuständige Pilot Michael Grossrubatscher von der DLR Einrichtung Flugexperimente. „Hierbei haben uns unsere langjährigen Erfahrungen insbesondere mit vorangegangenen Flügen in Gabun, aber auch die im Vorfeld sehr enge Zusammenarbeit mit den hiesigen Öl- und Gasbehörden sehr geholfen.“ Zwischen 30 und 500 Metern über dem Meer macht die DLR-Falcon jeweils Messungen auf der windzugewandten Seite (Luv) sowie auf der windabgewandten Seite (Lee) der Anlagen. Dies erlaubt es, die Emissionen der beprobten Anlagen detailliert zu quantifizieren. Neben Methan erfasst die Falcon dabei zusätzlich zahlreiche weitere Spurenstoffe. So kann das Forschungsteam im Nachgang die beobachteten Methanemissionen auch verschiedenen Prozessen zuordnen.

Öl- und Gasförderung vor der Westküste Zentralafrikas

An der Westküste Zentralafrikas erstreckt sich die Öl- und Gasproduktion über mehr als 800 Kilometer verteilt auf verschiedenste Offshore-Anlagen. Dabei kommen bei der küstennahen Förderung im Flachwasser und der teilweise bis zu 150 Kilometer vom Land entfernten Produktion in der Tiefsee unterschiedliche Extraktionstechniken zum Einsatz. Dem Missions-Team ist es in den gut zwei Wochen vor Ort gelungen, aus allen relevanten Regionen Emissionsdaten zu erfassen. Die Anlagen und zugehörigen Emissionen unterscheiden sich teilweise stark, insbesondere aufgrund des verschiedenen Alters und Stands der Technik der vorhandenen Installationen.

Weitere DLR-Aktivitäten für das UN-Umweltprogramm

Die Mission METHANE-To-Go ist ein Beitrag des DLR im Rahmen des International Methane Emissions Observatory (IMEO) des UN-Umweltprogramms. Zudem engagiert sich das DLR bei Messungen von Methanemissionen des Kohlebergbaus in Polen. Hier hatten Wissenschaftler des DLR-Instituts für Physik der Atmosphäre in Zusammenarbeit mit der Technischen Universität Braunschweig bereits im Juni 2022 erfolgreich eine neuartige Hubschraubersonde eingesetzt. Zudem plant das DLR im nächsten Jahr weitere Messungen von Methanemissionen aus der Öl- und Gasindustrie im Oman, eine Region mit großer Öl- und Gasförderung, in der ebenso noch keine vergleichbaren Messungen der zugehörigen Emissionen durchgeführt wurden.

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