Sentinel-5 P: vulkanische Emissionen in bislang unerreichter Schärfe
18. Mai 2018
Sentinel-5 P: vulkanische Emissionen in bislang unerreichter Schärfe
Die hohe Auflösung des neuen Copernicus-Satelliten Sentinel-5 Precursor (S5P), erlaubt es erstmals, nahegelegene Emissionsquellen, wie z.B. die Schwefeldioxidwolken am Pu'u 'O'o’ - und am Halema'uma'u-Krater des Kilauea, getrennt zu erfassen. Das TROPOMI-Instrument an Bord von S5P liefert 3,5×7 Kilometer große Messpunkte. Im Vergleich mit bisherigen UV-Instrumenten eine erhebliche Steigerung.
Nachdem seit mehreren Wochen die Lavaseen in den Halema'uma'u und Pu'u 'O'o-Kratern des Schildvulkans Kilauea auf Hawaii angestiegen waren, kollabierte der Boden des Pu'u 'O'o’-Kraters am 1. May 2018. Entlang dem unteren Ostrift öffneten sich mehrere aktive Vulkanspalten, von denen einige mit Lavafontänen eruptierten. Nach einer stärkeren Eruption öffneten sich am 6. Mai mehrere Spalten in der Leilani-Siedlung nordöstlich des Pu'u 'O'o’-Kraters. Mehr als 1700 Bewohner mussten evakuiert werden.
Durch die bisher unerreicht hohe Auflösung (3,5×7 Quadratkilometer) des TROPOMI-Instruments an Bord des neuen Copernicus Sentinel-5 Precursor UV-Satelliten (S5P) ist es zum ersten Mal möglich, mit einem UV-Satelliten die Schwefeldioxid (SO2)-Emissionen der Pu'u 'O'o’ -Spalteneruptionen und des Lavasees des nahegelegenen Halema'uma'u-Kraters in der Caldera des Kilauea-Vulkans zu messen und aufzulösen, siehe Abbildung 1. Bisherige UV-Satelliten haben eine sehr viel geringere Auflösung von 40×80 Quadratkilometern (GOME-2/MetOp-A & -B) bzw. 13×24 Quadratkilometern (OMI/AURA). Messungen dieser Instrumente zeigen nur eine ausgedehnte SO2-Wolke über Hawaii (siehe Abb. 2 und 3). Nur TROPOMI kann die individuellen SO2-Quellen auflösen, bevor sie eine gemeinsame SO2-Wolke bilden.
Der S5P-Satellit wurde am 13. Oktober 2017 gestartet und befindet sich aktuell in der „Comissioning‘-Phase, in der die Algorithmen zur Auswertung der Daten noch optimiert werden. Der SO2-Algorithmus wurde in einer Kooperation von BIRA und DLR entwickelt und im S5P-Bodensegment am DLR-EOC in Oberpfaffenhofen implementiert.
SO2 ist ein natürliches Spurengas in der Erdatmosphäre. Die stärkste SO2-Quelle ist hierbei die Verbrennung von fossilen Brennstoffen in Heizkraftwerken oder Raffinerien. Eine andere Quelle für SO2 in der Erdatmosphäre sind Vulkanausbrüche, die je nach Ausbruch das Gas bis in die Stratosphäre transportieren können, wo es auch auf das Klima einen entscheidenden Einfluss hat.
Die zeitnahe Detektion von SO2 ist extrem wichtig für die Messung und Beobachtung von Vulkanausbrüchen, da diese nicht nur für die lokale Bevölkerung riskant sind, sondern auch Auswirkungen auf den Flugverkehr haben: SO2 verursacht Atemprobleme und hat einen Langzeiteinfluss auf die Triebwerke, die durch Sulphidation Schaden nehmen können. Die Detektion von SO2 kann auch zur Bestimmung der Ausbreitung von Vulkanaschewolken genutzt werden, welche sehr viel schwerer von UV-Satelliten gemessen werden können.
Am 17. Mai ereignete sich um 04:15h Ortszeit (14:15h UTC) eine kurze aber heftige explosive Eruption am Halema'uma'u-Krater, der in der Caldera von Kilauea liegt. Nähere Informationen folgen demnächst…
Abb. 1: Messung des TROPOMI Instrumentes auf dem Sentinel-5 precursor Satelliten
zeigt die SO2 Emissionen des Kilauea Vulkans auf Hawaii sowie die Emissionen aus den Spalteneruption nordöstlich des Pu'u 'O'o-Kraters (“Leilani fissures” im Bild). Die SO2 Wolken beider Quellen sind klar voneinander zu unterscheiden.
Abb. 2: Messung der SO2-Wolke durch das OMI-Instrument an Bord des NASA AURA Satelliten.
Aufgrund der geringeren Auflösung des Instruments (13×24 Quadratkilometer) zeigt sich die Emission beiden Quellen nur als ausgedehnte SO2-Wolke über Hawaii.
