Ser luftforurensing fra individuelle skip med satellitt

Forbrenningsprosessene til motorene på skip gir fra seg flere ulike typer avfallsstoffer som luftforurensing. Det påvirker luftkvaliteten i havnene og stedene der skip legger til, også i Norge.

En tidligere undersøkelse har vist at luftforurensingen fra skip globalt sett gir så mye som 400 000 tilfeller av dødsfall på grunn av lungekreft og hjerte-karsykdommer hvert år. I tillegg kommer 14 millioner tilfeller av astma hos barn årlig.

I løpet av det siste tiåret har internasjonale regler for luftforurensing fra skip kommet til. Siden januar 2020 har den maksimale mengden svovel som drivstoff til skip kan inneholde blitt redusert fra 3,5 prosent til 0,5 prosent.

Dette gjøres for å redusere utslippene av svoveldioksid (SO2). Nye internasjonale regler for utslipp av nitrogendioksid (NO2) til havs forventes også de neste årene.

Vanskelig å måle med satellitt

Siden mye av den kommersielle skipstrafikken går over store og fjerne havområder, er det ikke lett å kontrollere at individuelle skip overholder utslippsreglene.

Det er her satellitter som Sentinel-5P kommer inn. Men til nå har satellittmålinger av luftforurensingen til havs måttet bli gjort over måneder og år.

I tillegg er det bare den samlete effekten fra alle skipene langs de mest brukte skipsleiene som har kunnet sees. 

Skyer av nitrogendioksid fra skip i Middelhavet, sett av Sentinel-5P. Grafikk: Copernicus/Georgoulias et al.

Derfor har nytten av satellittdata for å kontrollere og regulere luftforurensingen til havs vært begrenset.

Nå viser ny forskning fra Det nederlandske meteorologiske instituttet (KNMI), Universitetet i Wageningen i Nederland, det nederlandske Departementet for infrastruktur og vann, Aristoteles Universitetet i Thessaloniki i Hellas og Nanjing University of Information Science & Technology i Kina hvordan skyer med luftforurensing fra individuelle skip kan sees ved hjelp av satellitt.

Kan skille reflektert sollys og skyer

Hittill har skyer med luftforurensing til havs vært vanskelige å skjelne fra reflektert sollys.

Når sola skinner på havet reflekterer havoverflaten lyset. Siden bølgene gjør at havoverflaten ikke er jevn, reflekteres sollyset i alle retninger.

For satellitter ser dette ut som uklare "skyer" av lys, som er vanskelige å skille fra ekte skyer, snø og is.

Data fra Sentinel-5P over skyer av nitrogendioksid (firkanter, mørk farge har høyere konsentrasjon) sammenliknet med posisjonen til skip etter satellittens passering (prikker, mørk farge er skip nærere i tid). Grafikk: Copernicus/Georgoulias et al. 

Men ved å måle høyden på "skyene" av reflektert sollys og sammenlikne den med høyden på overflaten i området, er det mulig å skille "skyer" av reflektert sollys fra snø, is og ekte skyer. 

Forskerne i den nye undersøkelsen brukte denne metoden for å skille reflektert sollys på havet fra skyer av NO2 fra skip i dataene fra Sentinel-5P.

Nye satellitter på vei

- Ved å kombinere disse målingene av NO2 med posisjonsdata fra skip, sammen med informasjon over vinden og vindretningen i området, kunne vi vise at utslippsskyene stemte overens med sporene til individuelle skip, sier Aris Georgoulias ved Universitetet i Thessaloniki.

Enn så lenge er det bare de største skipene og konvoier av større skip, som synes i satellittdataene.

- Kun når små skip krysset sporene av store skip og store skipsleier, eller befant seg i en sterkt trafikkert skipslei, overensstemte utslippsskyene med sporene til små skip, sier Jos de Laat ved KNMI til den europeiske romorganisasjonen ESA.

Sollys reflektert av havoverflaten sett av satellitt. Der havoverflaten er jevn reflekteres ikke sollys og ser mørk ut. Foto: NASA

Det er ESA som bygger Sentinel-satellittene, men EU som eier og driver Copernicus-programmet som Sentinel-satellittene hører til.

- Disse nye resultatene viser spennende muligheter for å kunne se luftforurensingen fra skip. Kommende satellitter som skal måle menneskeskapt CO2 kan også være med på å se utslippene av NO2 fra små skip, sier Claus Zehner, sjefen for Sentinel-5P hos ESA.

Norge er med i Copernicus-programmet og flere norske etater, forskningsinstitusjoner, bedrifter og organisasjoner bruker satellittdataene fra dette miljøovervåkingsprogrammet. Les mer om det her.