Voor de eerste keer, wetenschappers, met behulp van gegevens van de Copernicus Sentinel-5P-satelliet, zijn nu in staat om vanuit de ruimte stikstofdioxidepluimen van individuele schepen te detecteren.

Het zeevervoer heeft in veel kuststeden een directe impact op de luchtkwaliteit. Commerciële schepen en schepen verbranden brandstof voor energie en stoten verschillende soorten luchtvervuiling uit als bijproduct, waardoor de luchtkwaliteit verslechtert. Een eerdere studie schatte dat de uitstoot van schepen wereldwijd verantwoordelijk is voor ongeveer 400 000 vroegtijdige sterfgevallen door longkanker en hart- en vaatziekten, en 14 miljoen gevallen van astma bij kinderen per jaar.

Om deze reden, gedurende het afgelopen decennium, inspanningen om internationale emissievoorschriften voor de scheepvaart te ontwikkelen zijn aan de gang. Sinds januari 2020, het maximale zwaveldioxidegehalte van scheepsbrandstoffen werd wereldwijd verlaagd tot 0,5% (was 3,5%) in een poging de luchtvervuiling te verminderen en de gezondheid en het milieu te beschermen. De verwachting is dat de komende jaren ook de stikstofdioxide-emissies van de scheepvaart worden beperkt.

Het monitoren van schepen om aan deze voorschriften te voldoen, is nog steeds een onopgelost probleem. De open oceaan beslaat uitgestrekte gebieden, met beperkte of geen capaciteit om lokale controles uit te voeren. Dit is waar satellieten, zoals de Copernicus Sentinel-5P-satelliet, van pas komen.

Tot voor kort, satellietmetingen moesten worden geaggregeerd en gemiddeld over maanden of zelfs jaren om scheepvaartroutes te ontdekken, beperking van het gebruik van satellietgegevens voor controle en handhaving van regelgeving. Alleen het gecombineerde effect van alle schepen was te zien, en alleen langs de drukste scheepvaartroutes.

In een recente krant, een internationaal team van wetenschappers van het Koninklijk Nederlands Meteorologisch Instituut (KNMI), Wageningen Universiteit, de Inspectie Leefomgeving en Transport van het ministerie van Infrastructuur en Waterstaat, de Aristoteles Universiteit van Thessaloniki en de Nanjing Universiteit voor Informatiewetenschap &Technologie, hebben nu patronen ontdekt in voorheen ongebruikte 'sun glint'-satellietgegevens boven de oceaan die sterk lijken op emissiepluimen van schepen.

De glinstering van de zon treedt op wanneer zonlicht weerkaatst op het oppervlak van de oceaan onder dezelfde hoek waarin een satellietsensor het bekijkt. Omdat wateroppervlakken onregelmatig en ongelijk zijn, het zonlicht wordt in verschillende richtingen verspreid, waardoor wazige lichtstrepen in de gegevens achterblijven.

Satellietalgoritmen hebben de neiging om zulke heldere oppervlakken aan te zien voor bewolking, daarom, voor een lange tijd, zonneschijn werd als hinderlijk beschouwd bij satellietmetingen. Onderscheidende wolken van andere heldere reflecterende oppervlakken zoals sneeuw, wolken of zelfs zonneschijn over het oceaanoppervlak is tot nu toe moeilijk gebleken.

In een vorig jaar gepubliceerd onderzoek wetenschappers waren in staat om sneeuw en ijs van wolken te onderscheiden door de hoogte van de wolk te meten en deze te vergelijken met de oppervlaktehoogte. Als de hoogte van de wolk zich voldoende dicht bij het oppervlak bevindt, het kan worden beschouwd als sneeuw of ijs, in plaats van bewolking.

Wanneer dezelfde methode wordt toegepast voor zonneschijn over oceanen, het team was in staat om emissies van individuele schepen gemakkelijk te identificeren en toe te schrijven aan dagelijkse Sentinel-5P-metingen.

Aris Georgoulias, van de Universiteit van Thessaloniki, commentaar, "Door deze metingen te combineren met scheepslocatie-informatie, en rekening houdend met het effect van wind die emissiepluimen wegblaast van scheepsschoorstenen, we konden aantonen dat deze constructies bijna perfect overeenkwamen met de scheepssporen."

"Voor nu, alleen de grootste schepen, of meerdere schepen die in konvooi reizen, zijn zichtbaar in de satellietmetingen, " voegde Jos de Laat toe, van KNMI. "Scheepssporen van kleine schepen zijn nooit uitgelijnd met deze emissiepluimstructuren, tenzij hun sporen het spoor van grotere schepen of grote scheepvaartroutes kruisten, of een klein schip reisde in een drukke scheepvaartroute."

Claus Zehner, ESA's Sentinel-5P missiemanager, commentaar, "We denken dat deze nieuwe resultaten opwindende mogelijkheden aantonen voor het monitoren van scheepsemissies ter ondersteuning van milieuregelgeving vanuit de ruimte. Toekomstige geplande satellietmissies met verbeterde ruimtelijke resolutie, bijvoorbeeld de Copernicus Antropogene Kooldioxide Monitoring-satellieten, moeten zorgen voor een betere karakterisering van de emissiepluimen van stikstofdioxideschepen en, mogelijk, detectie van kleinere scheepspluimen."