Sentinel-5P

Sentinel-5P (das P steht für 'Precursor') ist mit einem Spektrometer ausgestattet, das den Gehalt von Schwefeldioxid, Ozon, Formaldehyd, Stickstoffdioxid, Kohlenmonoxid, Methan und Aerosolen sowie Parameter zur Höhe, Verteilung und zum Rückstrahlvermögen von Wolken misst. Verglichen mit früheren Instrumenten liefert es mehr als das 100-fache an Messpunkten pro Flächeneinheit. Luftverschmutzungen und deren Ursachen lassen sich sehr genau belegen. Sentinel-5P ist ein eigenständiger Satellit, während die Folgemission Sentinel-5 als integrierte Instrumente auf den neuen MetOp-SG-Satelliten mitfliegen.

Sentinel-5 Precursor (Sentinel-5P) startete am 13. Oktober 2017, um die zeitliche Lücke vor dem Start von Sentinel-5 zu überbrücken. Sentinel-5P wird als erster Satellit im Rahmen des Copernicus-Programms die chemische Zusammensetzung der Atmosphäre erfassen.

Copernicus Sentinel-5P - Infographik Quelle: ESA

Orbit

Sentinel-5P nutzt eine Umlaufbahn mit hoher Inklination (ca. 98,7°). Die Bahninklination ist der Winkelabstand der Bahnebene vom Äquator. Es handelt sich um eine nahezu polare, sonnensynchrone Umlaufbahn mit einem aufsteigenden Knoten, der den Äquator um 13:30 Uhr mittlerer lokaler Sonnenzeit kreuzt. Auf einer sonnensynchronen Umlaufbahn wird die Oberfläche immer mit demselben Sonnenwinkel beleuchtet. Die Referenzhöhe der Umlaufbahn beträgt etwa 824 km.

Der Orbitalzyklus beträgt 16 Tage (14 Umläufe pro Tag, 227 Umläufe pro Zyklus). Der Umlaufzyklus ist die Zeit, die der Satellit benötigt, um denselben geografischen Punkt auf der Erde zu überfliegen.

Geographische Abdeckung

Aufgrund seiner großen Schwadbreite von 108° (ca. 2 600 km am Boden) bietet das TROPOMI/Sentinel-5P-Instrument eine vollständige tägliche Abdeckung der Oberfläche mit Strahlungsdichte- und Reflexionsmessungen für Breitengrade > 7° und < -7° und eine Abdeckung von mehr als 95 % für Breitengrade im Intervall [-7°, 7°].

Die Beobachtungen von des Instruments TROPOMI auf Sentinel-5P am frühen Nachmittag (LTAN: 13.30 Uhr) werden starke Synergieeffekte mit der morgendlichen Beobachtung des Global Ozone Monitoring Experiment 2 (GOME-2/Met-OP) haben. Obwohl GOME-2 eine geringere räumliche Auflösung hat und nicht über den SWIR-Spektralbereich verfügt, ermöglicht die Kombination von TROPOMI auf Sentinel-5P und GOME-2 auf MetOp die Beobachtung tageszeitlicher Schwankungen.

Die Instrumentennutzlast

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.

Details:
Typ: passives abbildendes Gitterspektrometer
Konfiguration: Push broom blickend (nicht scannend) in Nadirsicht
Schwadbreite: 2.600 km
Räumliche Abtastung: 7x7 km²
Spektral: 4 Spektrometer, jedes elektronisch in zwei Bänder aufgeteilt (2 im UV, 2 im VIS, 2 im NIR, 2 im SWIR)
Radiometrische Genauigkeit (absolut): 1,6 % (SWIR) bis 1,9 % (UV) des gemessenen spektralen Reflexionsgrads der Erde.

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:

Sentinel-5P Mapping Service (Copernicus)
Copernicus: Sentinel-5P (eoPortal Directory)
Sentinel-5P (CEOS EO Handbook)
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)
Coronavirus: nitrogen dioxide emissions drop over Italy (ESA)
Ozone hole goes large again (ESA 2023)