Das Forschungsprojekt „ICOS Cities“ hat bedeutende Fortschritte in der Messung von CO2-Emissionen in urbanen Gebieten erzielt. In der Stadt Zürich wurde eine innovative Methode entwickelt, die es ermöglicht, die Kohlendioxid-Emissionen direkt zu erfassen, anstatt sie lediglich zu schätzen. Diese Methode könnte für viele Städte und Länder von entscheidender Bedeutung sein, die sich ehrgeizige Ziele zur Reduzierung von Treibhausgasemissionen gesetzt haben, wie zum Beispiel Zürich, das plant, bis 2040 klimaneutral zu werden.
Traditionell basieren die Berechnungen von CO2-Emissionen auf Emissionsinventaren, die eine Art Buchhaltung der Emissionen darstellen. Diese Inventare berücksichtigen verschiedene Quellen von Emissionen, wie etwa den Verbrauch fossiler Brennstoffe, und verwenden Aktivitätsdaten sowie Emissionsfaktoren zur Berechnung der Gesamtemissionen. Mit der neuen Technologie, die im Rahmen des Projekts „ICOS Cities“ entwickelt wurde, können die Emissionen nun jedoch auch direkt überwacht werden. Dies stellt einen bedeutenden Fortschritt in der wissenschaftlichen Überwachung von Treibhausgasen dar.
Das Team der Empa, der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt, hat ein Netz von hochmodernen Sensoren in Zürich installiert, das aus 60 Messstationen besteht und über die gesamte Stadt verteilt ist. Diese Sensoren, die an Straßenlaternen und Bäumen angebracht sind, messen kontinuierlich den CO2-Austausch zwischen der Stadt und der Atmosphäre. Zusätzlich wurden spezielle Messinstrumente auf Mobilfunkantennen installiert, die präzisere Daten liefern. Eine weitere innovative Komponente ist ein Messsystem der Universität Basel, das CO2 und Windgeschwindigkeit gleichzeitig erfasst.
Die Daten, die diese Sensoren sammeln, ermöglichen es den Forschern, die CO2-Emissionen in einem Umkreis von etwa einem Kilometer um die Messstationen direkt zu bestimmen. Um jedoch ein vollständiges Bild der Emissionen zu erhalten, müssen diese Daten mit atmosphärischen Transportmodellen kombiniert werden. Diese Modelle berücksichtigen, wie das freigesetzte CO2 von der Quelle zu den Messpunkten transportiert und in der Umgebungsluft vermischt wird. Zudem ist es wichtig, zwischen fossilen Emissionen und natürlichen CO2-Quellen, wie Pflanzen und Böden, zu differenzieren.
Die Messungen liefern eine umfassende Sicht auf die unterschiedlichen CO2-Quellen in der Stadt. Die gesammelten Daten fließen in verschiedene Modelle ein, die von den Forschern entwickelt wurden. Eines dieser Modelle, das ICON-ART, nutzt meteorologische Daten, um die zentralen atmosphärischen Prozesse zu simulieren. Ein anderes Modell, GRAMM/GRAL, bietet eine detaillierte Analyse der Emissionen auf Gebäudeebene. Schließlich verwendet die Eddy-Kovarianz-Methode spezielle Messungen, um den Emissionsfluss direkt zu erfassen.
Die Ergebnisse der drei verschiedenen Ansätze zeigen eine bemerkenswerte Übereinstimmung, was die Genauigkeit der Messungen betrifft. Die bisherigen Emissionsinventare könnten möglicherweise die tatsächlichen Emissionen leicht überschätzen, aber diese Hypothese muss durch weitere Daten bestätigt werden. Das Projekt hat auch gezeigt, dass Zürich mit seinen fortschrittlichen Emissionsinventaren eine Vorreiterrolle in der urbanen Emissionsüberwachung einnimmt.
Die Stadt hat das Potenzial, ihre Emissionsdaten auf einer sehr granularen Ebene zu analysieren, indem sie die Emissionen nicht nur nach Sektoren, sondern auch nach spezifischen Straßenabschnitten oder sogar einzelnen Gebäuden aufschlüsselt. Dies ermöglicht eine gezielte Entwicklung von Maßnahmen zur Emissionsreduzierung und eine präzisere Überwachung ihrer Fortschritte.
Nach der dreijährigen Pilotphase plant Zürich, die Erkenntnisse aus dem „ICOS Cities“-Projekt in ihre langfristige Klimastrategie zu integrieren. Die Stadt ist bestrebt, das innovative Monitoring-System zu nutzen, um die Emissionen unabhängig zu verifizieren und dynamisch zu erfassen. Das Projekt ist Teil des größeren Integrated Carbon Observation System (ICOS), das wissenschaftliche Daten zu Treibhausgasen in städtischen Räumen bereitstellt, um eine nachhaltige Überwachung und Forschung zu unterstützen.
Zürich gehört nun zu den ersten Städten in Europa, die eine Kombination aus Emissionsinventaren und atmosphärischen Messungen in dieser Form anstreben. Dies könnte nicht nur für die Stadt selbst, sondern auch für andere urbanisierte Gebiete von großem Nutzen sein, die ihre Klimaziele erreichen möchten.
