Luftqualität, Gesundheit, Energiewende, Klimawandel Thilo Erbertseder 05.04.2016.

Präsentation zum Thema: "Luftqualität, Gesundheit, Energiewende, Klimawandel Thilo Erbertseder 05.04.2016."—  Präsentation transkript:

1 Luftqualität, Gesundheit, Energiewende, Klimawandel Thilo Erbertseder 05.04.2016

2 Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum Luftqualität, Gesundheit, Energiewende, Klimawandel Stadtwachstum und NO 2 -Trend im Perlfluss- delta (2002-2012): rot: Zunahme, blau: Abnahme Bewertung von Städten: pro-kopf-Verschmutzung der 30 Megastädte Monitoring von Reduktionsstrategien, Einhaltung politischer Ziele (NO 2, Feinstaub, CO 2 ) Bewertung, Modellierung und Prognose von Luftschadstoffen in Stadtregionen Informationsdienste zur Luftqualität für die Öffentlichkeit und Risikogruppen Analyse anthropogener Aktivität und Mobilität durch Satelliten Augsburg Munich 100 70 50 40 30 20 10 1 NO 2 [µg/m³ ] Augsburg Munich Augsburg Munich Augsburg Munich 4:00 8:00 12:00 16:00 2. Januar 2015 Kombination von Modellierung, Satelliten- und in-situ Daten zur Bewertung und Prognose der Luftqualität in Stadtregionen: hier Großraum München

3 Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum Recent studies underline links between energy and air pollution UBA study 2014: emission trends 2005-2030 Climate effects can outweigh German reduction plans (“Energiewende”) for NO2, PM10 Shindell et al., 2008: study on short-living greenhouse gases until 2050 radiative forcing (20-25% enhancement) in models mainly due to secondary aerosols Fuller et al., 2014: Contribution of wood burning to PM10 in London higher than reduction by city-zones (factor 6!) Beltman et al., 2013: strong ozone increase (25 – 40%) by 5% more poplar plantations Thilo Erbertseder www.DLR.de Folie 3

4 Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum Luftqualität und Gesundheit Luftverschmutzung „Silent Killer“, größte Umweltgefahr in Europa  Neben Reduktion von CO 2 -Emissionen zudem zweistufige Senkung der Luftschadstoffmengen (D: 39% bis 2020, 69% bis 2030)  Vorgaben der EC sind laut UBA Plädoyer für Fortführung der Energiewende!  Herausforderung an Energieversorger, Autoindustrie, Unternehmer, Landwirte  Vorteil: Weniger Erkrankungen und Arbeitsunfähigkeit, steigende Ernten, saubere Technologien und damit höhere Wettbewerbsfähigkeit bilden Plus von 40Mrd€/Jahr  Wesentlicher Beitrag der Satellitenfernerkundung:  Überwachung der Maßnahmen  Allokation von Quellen (CO 2, CH 4 )  Verbesserung von Emissionskatastern Thilo Erbertseder www.DLR.de Folie 4

5 Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum Globales Monitoring von NO 2 Emissionen – Spiegel Anthropogener Verbrennungsprozesse www.DLR.de Folie 5 MetOp/GOME-2 2007 bis 2015

6 Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum Globales Monitoring von NO 2 Trends Thilo Erbertseder www.DLR.de Folie 6 Erbertseder et al., 2014 MetOp/GOME-2 2007 bis 2015

7 Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum Relative trop. NO2 Trends [%/yr] in Megacities 2002-2012 Thilo Erbertseder et al. www.DLR.de Folie 7 Significant at 95% Data: SCIAMACHY Relative trend [%yr -1 ]

8 Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum Thilo Erbertseder et al.DLR.de Folie 8 NO 2 -Trend vs. Urban Area Growth 2002 - 2012 Urban Area Growth [%] NO 2 Trend [%] Megacity Class 1 Class 2 Class 3 Class 4 Class 5 dirtier cleaner stagnation

9 Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum Erforschung von Luftschadstoffen Troposphärisches NO2 in Deutschland 2002-2012 Mittel [10 15 Moleküle/cm²] Relativer Trend [%/Jahr] Datenquelle SCIAMACHY, Trendanalyse Weatherhead et al. (1998) erweitert

10 Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum Relative Trends [%/yr] - Sensitivity GOME-2 2007-2015 www.DLR.de Folie 10 Turkey Syria Egypt Not signifcant trends in grey

11 Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum Satellitendaten belegen Reduktion von Kraftwerksemissionen NO 2 Zeitreihen von GOME/SCIA und NOx Emissionen (gepunktet) Nachweis der angekündigten Reduktion von Emissionen zweier Kraftwerke Kim et al.,2006 Thilo Erbertseder www.DLR.de Folie 11

12 Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum Überwachung von Maßnahmen zur CO 2 Reduktion Verpflichtungserklärungen der EU Mitgliedsstaaten zur Reduktion der CO 2 Emissionen um 27% bis 2030 EU-Initiative Covenant of Mayors on Climate and Energy, 6500+ Städte verpflichteten sich bisher die CO 2 Emission bis 2020 um mehr als 20% zu senken Thilo Erbertseder www.DLR.de Folie 12 Schneising et al., 2013

13 Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum SCIAMACHY/ENVISAT (2002-2012, 30x60 km²) GOSAT/IBUKI (2009-present, 10x10km²) OCO-2 (2014-present) Future Carbonsat (Candidate ESA Earth Explorer, 2020<, 2x2 km²) No CO 2 Monitoring capability among Copernicus/Sentinels No operational European capabillity Thilo Erbertseder www.DLR.de Folie 13 Satelliten zur Überwachung der CO 2 Reduktion

14 Bewertung der Feinstaubsituation DiNicolantonio, 2013 www.DLR.de Folie 14 Thilo Erbertseder MODIS PM2.5 [µg/m³] 2007/07 PM ground = A AOD sat (extinction., number distr, PBL height, humidity, density, mixture) Ergänzung von in-situ Messungen zur räumlichen Analyse Unterstützung von Umweltbehörden bei der Kontrolle zur Einhaltung der Feinstaubrichtlinie (Compliance Monitoring) Trennung von anthropogenen und natürlichen Anteilen

15 Räumliche Analyse von Überschreitungstagen (PM 2.5 ) Systematischer Fehler Jahresmittel: PM10: 4µg/m³, PM2.5: 2.5µg/m³ www.DLR.de Folie 15 DiNicolantonio, 2013 MODIS 2007 Überschreitungen von 25 µg/m³ in % Thilo Erbertseder

16 Trennung von natürlichen und anthropogenen Feinstaubanteilen www.DLR.de Folie 16 Thilo Erbertseder absorption Wüstenstaub Sulfate Meersalz Ruß size

17 Copernicus Downstream Anwendungsentwicklung, Forschung + KMU Focus on regions and cities, complementary to MACC  EU- und national geförderte Projekte (PASODOBLE, OYB,..)  Entwicklung und Evaluierung von 30 Luftqualitätsdiensten in Zusammenarbeit mit lokalen und regionalen Nutzern

18 Entwicklungen bei der Analyse und Prognose der Luftqualität Assimilation von in-situ und Satelliten- Daten in Chemie-Transport-Modelle Verbesserung der Emissionskataster und räumlicher Auflösung Regionale Harmonisierung - Nesting in MACC-Ensemble - Validierung nach FAIRMODE Empfehlung - Qualitätssicherung - Einhaltung der INSPIRE Richtlinie / ISO Standards - Interoperabilität (OGC Webdienste) POLYPHEMUS/DLR, NO2, 72h Prognose www.DLR.de Folie 18 Thilo Erbertseder

19 Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum Luftqualität, Gesundheit, Energiewende, Klimawandel Stadtwachstum und NO 2 -Trend im Perlfluss- delta (2002-2012): rot: Zunahme, blau: Abnahme Bewertung von Städten: pro-kopf-Verschmutzung der 30 Megastädte Monitoring von Reduktionsstrategien, Einhaltung politischer Ziele (NO 2, Feinstaub, CO 2 ) Bewertung, Modellierung und Prognose von Luftschadstoffen in Stadtregionen Informationsdienste zur Luftqualität für die Öffentlichkeit und Risikogruppen Analyse anthropogener Aktivität und Mobilität durch Satelliten Augsburg Munich 100 70 50 40 30 20 10 1 NO 2 [µg/m³ ] Augsburg Munich Augsburg Munich Augsburg Munich 4:00 8:00 12:00 16:00 2. Januar 2015 Kombination von Modellierung, Satelliten- und in-situ Daten zur Bewertung und Prognose der Luftqualität in Stadtregionen: hier Großraum München

20 Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum Information für Touristen und Sportler

21 Offizielle Information für die Olympischen Spiele 2012 Push service to >7.000 subscribers (CERC) www.DLR.de Folie 21 Thilo Erbertseder

22 Deutsches Fernerkundungsdatenzentrumwww.DLR.de Folie 22 MetOp/GOME-2 2007 - 2013 Thilo Erbertseder Global Monitoring of Air Pollution and Trends NO 2, SO 2, particulate matter Aerosol speciation (soot, mineral dust, sea salt) Long-term multi-sensor monitoring of megacities, slums and refugee camps Decision support for humanitarian relief Satellite-based analysis in support of mitigating vector-borne diseases Satellite-based crisis information for natural disaster management Health Risk Indices considering short term exposure to air pollutants Mobile information services on air pollution to promote predictive medicine Contact: thilo.erbertseder@dlr.de, German Remote Sensing Data Center, Atmosphere Department, Air Quality and Healththilo.erbertseder@dlr.de Earth Observation for Health

23 Überwachungs- und Prognosedienste zur Luftgüte… … spielen eine Schlüsselrolle bei der Stärkung des öffentlichen Bewußtseins Information von Risikopatienten, Ärzten, Krankenhäusern, Apotheken Bereitstellung von Information für Entscheidungsträger und Politik Berichterstattung von Grenzwertüberschreitungen Bewertung von Luftschadstoffen Derzeitige Situation Vielfalt an Daten und Technologien, aber es bestehen noch Lücken hin zur routinemäßigen Nutzung auf nationaler, regionaler und kommunaler Ebene

24 Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum Allokation und Monitoring von CH 4 und CO 2 Quellen Methane plume measured during the Comex campaign to support the development of Sep 2014 in California, USA. The measurements collected by Mamap on an aircraft clearly show that a landfill site near Los Angeles is emitting methane (shown in red) and that it is travelling in the same direction as the wind Thilo Erbertseder www.DLR.de Folie 24 ESA / NASA, 2014, H. Bovensmann

25 Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum Bessere Quantifizierung / Nutzung von Methanquellen Thilo Erbertseder www.DLR.de Folie 25 Korrekturfaktor für EDGAR durch Satellitendaten (a-posteriori) Wecht et. al, 2013, Harvard Uni  3 operationelle Europäische Satelliten werden Methan vermessen (Sentinel-5P, -4, -5, ab 2016)

26 Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum Quantifizierung von Emissionszyklen und -mustern Wochenzyklen von Luftschadstoffen und Emissionen (GOME-2 2007–2013) Veränderung durch Energiewende? (Bespiel PM in London, Fuller et al., 2014) Thilo Erbertseder www.DLR.de Folie 26