De aarde heeft straks een rookmelder in de ruimte

Het landschap van het Texaanse Permian Basin ziet er vanuit de lucht haast onwerkelijk uit. Alsof iemand er met een reusachtige potlood en lineaal een abstract kunstwerk op heeft getekend. Pas vanaf de grond zie je de reden hiervoor: duizenden jaknikkers pompen hier per dag miljoenen vaten ruwe olie naar boven. Het is het grootste oliewinningsgebied van Amerika. En waar olie wordt geproduceerd, lekt wel eens wat methaangas weg. Dat is bekend en wordt netjes opgegeven door de producenten. Maar niet bekend was dat de daadwerkelijke uitstoot ruim twee keer hoger is.

Die extra uitstoot werd ontdekt vanuit de ruimte, door een satellietinstrument dat iedere dag de atmosfeer van de hele wereld in kaart brengt. TROPOMI meet de aanwezigheid van methaan, maar ook van een aantal andere vervuilende stoffen, zoals stikstofdioxide, ozon en zwaveldioxide. Het werd in Nederland ontwikkeld.

Deze metingen dienen een wetenschappelijk doel: om modellen van de atmosfeer te verfijnen en luchtvervuiling beter te begrijpen. Maar met een toenemende precisie komen mogelijk ook andere bestemmingen binnen bereik. Zoals handhaving. Niet zelden blijkt de opgegeven uitstoot van een fabriek of land af te wijken van de werkelijke waarde. Fouten of fraude in de rapportage worden afgestraft, is het idee. Hebben we straks een milieupolitie in de ruimte?

Handhaven vanuit de ruimte

Een van de missies die een flinke stap kan zetten richting het accuraat en constant monitoren van de uitstoot van broeikasgassen is de beoogde ruimtemissie Copernicus CO2 Monitoring Mission (CO2M). Een of meerdere satellieten moeten vanaf 2026 vanuit de ruimte de uitstoot van broeikasgassen zoals koolstofdioxide en methaan met een hogere precisie bepalen.

Een handvol ruimtemissies meten momenteel CO₂ in de atmosfeer, zoals het in 2014 gelanceerde Amerikaanse Orbiting Carbon Observatory 2 (OCO-2) en de nog wat oudere Japanse Greenhouse Gases Observing Satellite (GOSat). De eerstgenoemde satelliet is in staat om de gemiddelde tweewekelijkse concentratie koolstofdioxide in een gebied van pakweg honderd bij honderd kilometer te bepalen.

Dat is waardevol voor de wetenschap. Maar volgens Anton Leemhuis, onderzoeker op het gebied van satellietdatagebruik en het ontwikkelen van aardobservatie-instrumenten bij onderzoeksinstituut TNO, is vooral het karakter van CO2M anders dan deze onderzoekssatellieten. OCO-2 en GOSat houden op een gegeven moment op metingen te doen. CO2M moet de start zijn van een langdurige monitoringmissie waarbij satellieten worden vervangen op het moment dat ze niet meer werken. Zo ontstaat een lange, betrouwbare én openbare datareeks van de concentratie van broeikasgassen in bepaalde regio’s. Dat is essentieel voor het monitoren van de uitstoot en het biedt in vervolgmissies wellicht handvatten voor de handhaving ervan.

Met een beoogde precisie van twee bij twee kilometer heeft de Europese CO2M een scherp zicht op broeikasgassen. Uiteindelijk hopen de betrokken wetenschappers zelfs pluimen van CO₂ te kunnen ontdekken bij grote uitstoters zoals centrales of stedelijke gebieden. Zoiets lukt momenteel al aardig voor bijvoorbeeld stikstofdioxide, maar is voor koolstofdioxide en methaan lastiger. Die laatste stof blijft tot honderden jaren in de atmosfeer hangen en de ‘verse’ uitstoot mengt zich met de al aanwezige CO₂ uit natuurlijke en menselijke bronnen. De concentratie in zo’n CO₂-pluim kan minder dan enkele procentpunten afwijken van de gemiddelde koolstofdioxideconcentratie van zo’n 0,04 procent.

Van de ruimte naar de grond

Metingen en handhaving van de uitstoot van vervuiling zoals methaan, stikstofdioxide en fijnstof vinden nu onder andere plaats op basis van luchtmetingen op de grond. In Nederland verzamelt het onderzoeksinstituut RIVM samen met enkele andere partners luchtmetingen van zo’n negentig meetstations, die op strategische plaatsen zijn neergezet.

Rondom de hoogovens in IJmuiden staan vijf stations. “We zien de windrichting terug in die metingen”, zegt Joost Wesseling, onderzoeker op het thema luchtkwaliteit van het RIVM. Er kunnen ook maatregelen volgen. “Stel dat we meten dat de hoogovens te veel fijnstof uitstoten dan krijgt Tata Steel een ‘handhavingsverzoek’ van de toezichthouder, in dit geval de Omgevingsdienst.”

Wesseling ziet weliswaar steeds mooiere satellietplaatjes, maar denkt dat het nog lang zal duren voordat ze zich kunnen meten met de apparatuur op de grond. “De satelliet ziet de situatie in de gehele luchtlaag tussen het aardoppervlak en de satelliet op honderden kilometers hoogte. Je ziet indrukwekkende pluimen op de satellietplaatjes, maar die stoffen kunnen net zo goed kilometers hoog zitten”, zegt hij. “Op de volksgezondheid heeft dat nog nauwelijks invloed. Wat dat betreft is het belangrijker om te weten wat er in de onderste tweehonderd meter gebeurt.” Wesseling zegt dat het vooralsnog lastig is om satellietsignalen op een betrouwbare manier te vertalen naar de situatie op grond. Er is bijvoorbeeld nog een grondmeting nodig om de signalen van de satelliet te ijken.