Meeresplastik mit NASA-Technologie erkennen
VON JANGIRA LEWIS | EARTH.ORG | 10. SEPTEMBER 2021 | 3 MIN.
Meeresplastik mit NASA-Technologie erkennen
2021 zeigten Forschende, wie Daten der NASA-Satellitenmission CYGNSS helfen können, Mikroplastikkonzentrationen im Meer abzuschätzen. Die Methode vergleicht die Rauigkeit der Meeresoberfläche mit Winddaten und Modellen. Sie erfasst ein indirektes Signal, keine einzelnen Partikel, und ergänzt Probenahmen im Meer.
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Die CYGNSS-Mission startete 2016; die hier beschriebene Anwendung auf Mikroplastik wurde 2021 vorgestellt. Mikroplastik – kleine Kunststofffragmente ungefähr in der Größe von Sesamkörnern – ist die häufigste Abfallart, die in den Weltmeeren treibt. Es beeinflusst das Pflanzenwachstum, erreicht entfernte Ökosysteme und gelangt sogar in unsere Atemluft. Für Meerestiere können die Folgen verheerend sein: Verschluckte Partikel blockieren den Verdauungstrakt oder täuschen Sättigung vor, sodass Tiere verhungern. Betroffen sind auch kleinste Organismen wie Zooplankton.
Die neue Nutzung der Technologie kann erheblich zum Schutz der Meereslebewesen beitragen, die Forschung zur Minderung von Mikroplastikfolgen unterstützen und gemeinnützigen sowie privaten Organisationen bei der Meeresreinigung helfen.
So funktioniert die Satellitenmethode
Chris Ruf, Frederick-Bartman-Professor für Klima- und Weltraumwissenschaften, und Forschungsassistentin Madeline Evans von der University of Michigan entwickelten eine neue Nutzung des Cyclone Global Navigation Satellite System (CYGNSS) der NASA, um Kunststoffkonzentrationen aus dem All zu erfassen. Da Kunststoff schätzungsweise 80 bis 85 Prozent des Meeresmülls ausmacht, kann die Methode für Beobachtung und Bekämpfung besonders wichtig sein.
CYGNSS ist ein Netzwerk aus acht Mikrosatelliten. Es hilft bei der Hurrikanvorhersage, indem es tropische Windgeschwindigkeiten analysiert. Ursprünglich wurde es entwickelt, um zu beobachten, wie Wind die Wasseroberfläche aufraut. Nun lässt sich über die Oberfläche auch auf Mikroplastikkonzentrationen schließen: Je glatter das Wasser, desto wahrscheinlicher ist eine hohe Konzentration.
„Indem wir alle Messungen der CYGNSS-Satelliten auf ihren Umlaufbahnen kombinieren, können wir globale Zeitrafferbilder der Mikroplastikkonzentrationen erstellen“, sagt Ruf. „Unsere Bilder zeigen deutlich den Great Pacific Garbage Patch und weitere Gebiete hoher Konzentration im Nordatlantik und in südlichen Ozeanen.“
Die Satelliten verfolgen besonders wirksam, wo Mikroplastik ins Meer gelangt, wie es transportiert wird und wo es sich ansammelt. Wie Ruf in seiner im Juni 2021 veröffentlichten Arbeit berichtet, wurden auch Muster sichtbar. So waren Konzentrationen jahreszeitlich geprägt: Auf der Nordhalbkugel lagen sie im Sommer, im Juni und Juli, besonders hoch; auf der Südhalbkugel im Januar und Februar. Außerdem identifizierte die Forschung zwei bedeutende Quellen an den Mündungen der chinesischen Flüsse Qiantang und Jangtse, die Mikroplastik ins Ostchinesische Meer tragen.
Was die Beobachtungen zeigen – und was nicht
Satellitenbeobachtungen liefern wiederholte räumliche Abdeckung; Wasserproben liefern direkte Messwerte, die zur Interpretation und Überprüfung der Schätzungen nötig sind. Probenahmen sind räumlich begrenzt, deshalb aber nicht grundsätzlich unzuverlässig. Die 2021 vorgestellte Methode ergänzt Messungen von Schiffen aus, statt sie zu ersetzen.
Organisationen wie das finnische Clean-Tech-Unternehmen Clewat können die Daten nutzen, um Schiffe beim Sammeln, Recyceln und Entsorgen von Meeresabfällen zu unterstützen. Auch Organisationen wie The Ocean Cleanup können damit ihre Aufgabe, Kunststoff aus den Meeren zu entfernen, wirksamer erfüllen.
Obwohl Satelliten Mikroplastikkonzentrationen erkennen können, müssen weitere Einflussgrößen berücksichtigt werden. Die beobachtete Oberflächenrauigkeit kann auch von Tensiden beeinflusst werden, die gemeinsam mit Mikroplastik auftreten. Diese flüssigen chemischen Verbindungen werden unter anderem in Reinigungsmitteln verwendet und bewegen sich ähnlich durch das Meer. Ruf erklärt: „Weitere Untersuchungen müssen zeigen, wie die von uns erkannten glatten Bereiche entstehen und ob Tenside sie indirekt verursachen. So können wir besser verstehen, wie ihre Transportmechanismen mit denen von Mikroplastik zusammenhängen.“
Janice Brahney vom Department of Watershed Sciences der Utah State University veröffentlichte im April 2021 eine Arbeit zu Mikroplastik und seinen Ursachen. Sie betont, dass „weitere Forschung zu diesem dringenden Problem nötig ist, um den Einfluss verschiedener Umgebungen zu verstehen – feuchte oder trockene Klimazonen, Bergregionen oder Ebenen“. Die Welt habe Kunststoffproduktion und -nutzung nicht verlangsamt, weshalb diese Fragen jedes Jahr dringlicher würden.
Titelbild: Joerg Blessing
Dieser Artikel erschien ursprünglich auf Earth.Org und wird hier im Rahmen einer redaktionellen Vereinbarung erneut veröffentlicht.
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Fragen und Antworten
Können diese Satelliten einzelne Mikroplastikteilchen erkennen?
Nein. Die hier beschriebene CYGNSS-Methode misst mit reflektierten Funksignalen, wie rau die Meeresoberfläche ist. Forschende verbinden diese Daten mit Winddaten und Modellen, um Mikroplastikkonzentrationen abzuschätzen. Es handelt sich um eine indirekte Messung, nicht um Fotos einzelner Teilchen.
Direktlink zu dieser AntwortErsetzen Satellitendaten die Probenahme im Meer?
Nein. Satellitendaten machen großräumige Muster sichtbar; Proben aus dem Meer liefern Informationen über die tatsächlich im beprobten Wasser vorhandenen Teilchen. Die Methoden ergänzen sich. Da verschiedene Einflüsse die Meeresoberfläche verändern, belegt ein Satellitensignal allein weder die Kunststoffmenge noch den Kunststofftyp an einem bestimmten Ort.
Direktlink zu dieser AntwortQuellen und weiterführende Informationen: NASA: Mapping Marine Microplastics, 03.12.2021 · Lindeque et al., Environmental Pollution, 2020 · NASA: Scientists Use NASA Satellite Data…, 25.06.2021
