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Satelliten mit Spezialsensoren können fast alle Methanlecks entdecken
Große Methanlecks lassen sich aus dem Weltraum nicht mit jedem Satelliten gleich zuverlässig aufspüren. Ein einjähriger Blindtest zeigt, dass eigens dafür entwickelte Sensoren bei klarem Himmel 92 bis 100 Prozent der künstlich erzeugten Methanwolken erkennen. Herkömmliche Landbeobachtungssysteme schneiden erheblich schlechter ab, während KI-gestützte Auswertungen einen großen Anteil der Fehlalarme verursachten.
Stanford (U.S.A.). Methan ist ein wirksames Treibhausgas, das unter anderem aus Öl- und Gasanlagen sowie Deponien in die Atmosphäre gelangt. Besonders große, punktuelle Emissionen lassen sich oft durch die Reparatur undichter Anlagen begrenzen. Dafür müssen die Lecks zunächst gefunden und ihre Größenordnungen möglichst verlässlich ermittelt werden.
Satelliten versprechen einen großräumigen Überblick, doch die Messung ist anspruchsvoll. Viele Systeme suchen nach der charakteristischen Absorption von Infrarotlicht durch Methan im von der Erdoberfläche zurückgeworfenen Sonnenlicht. Ob ein verdächtiges Signal tatsächlich von einer Gaswolke stammt und wie viel Methan austritt, hängt deshalb auch vom Instrument und den Bedingungen ab.
Forscher der Stanford University um Prof. Adam R. Brandt haben die Zuverlässigkeit solcher Verfahren nun in einem einjährigen Blindtest untersucht. An einem Testgelände bei Casa Grande im US-Bundesstaat Arizona setzten sie 2025 wiederholt genau bemessene Gasmengen frei, während Satelliten das Gebiet überflogen. Die Auswertungsteams kannten die tatsächlichen Emissionen bei ihrer Analyse nicht.
Insgesamt umfasste der Versuch 746 Testfälle, darunter 481 gezielte Methanfreisetzungen mit 9,5 bis rund 1.184 Kilogramm pro Stunde. Weitere 265 Kontrolldurchgänge fanden ohne Gasausstoß statt. Die Daten von zwölf Satelliten werteten 15 Teams aus neun Ländern aus und lieferten mehr als 2.250 Einschätzungen zu möglichen Gaswolken und ihren Emissionsraten.
Am besten schnitten Instrumente ab, die ausdrücklich für die Methanmessung gebaut wurden. Bei klarem Himmel entdeckten sie 92 bis 100 Prozent der im jeweiligen Test erfassten Gaswolken. Ihre Fehlalarmrate lag dabei je nach System zwischen null und elf Prozent. Für andere Zwecke entwickelte, aber für Methanmessungen umgerüstete Instrumente erreichten Trefferquoten von 62 bis 88 Prozent.
„Diese Arbeit zeigt, dass Satelliten Methanlecks wirksam erkennen und deren Ausstoßmengen bestimmen können“, erklärt Sahar H. El Abbadi von der University of Iowa (UI).
Die Menge des austretenden Gases konnten die Spezialinstrumente hingegen nicht annähernd so präzise bestimmen wie seine Anwesenheit. Die mittlere absolute prozentuale Abweichung der Mengenschätzungen betrug 44 Prozent. Bei umgerüsteten Instrumenten lag sie mit 46 Prozent ähnlich hoch. Einzelne Lecks lassen sich damit deutlich ungenauer beziffern, als die hohen Entdeckungsraten vermuten lassen.
„In vielen Fällen ist die Entdeckung das Entscheidende“, erklärt Prof. Adam R. Brandt.
Besonders deutlich wird der Unterschied bei Satelliten, die ursprünglich für allgemeine Aufnahmen der Erdoberfläche vorgesehen sind. Ihre Instrumente fanden bei klarem Himmel nur 29 bis 37 Prozent der freigesetzten Methanwolken. Sie sammeln weniger der für eine eindeutige Methanbestimmung nötigen Spektralinformationen, können dafür aber weite Gebiete und lange Zeiträume abdecken.