Kostengünstige Feinstaubsensoren auf Drohnen können die Überwachung der Luftqualität in den unteren Luftschichten erheblich verbessern. Das zeigt eine internationale Feldstudie in der indischen Metropolregion Delhi, bei der vertikale Messungen starke Höhenabhängigkeiten der Schadstoffkonzentrationen offenbarten. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift npj Clean Air veröffentlicht.
In Delhi, einer der am stärksten verschmutzten Megastädte der Welt mit über 30 Millionen Einwohnern, wurden im März 2021 Drohnen des indischen Startups BotLab Dynamics mit preiswerten Sensoren ausgerüstet. Ein speziell entwickelter vertikaler Aerosol-Einlass oberhalb der Rotorblätter und ein angepasster Entfeuchter ermöglichten zuverlässige Messungen trotz starker Verwirbelung und hoher Luftfeuchtigkeit. Die Drohnenflüge ergänzten bodengebundene Messungen und deckten Schwankungen der Feinstaubkonzentration (PM2.5) sowie chemischer Zusammensetzung in verschiedenen Höhen und Tageszeiten auf.
Besonders auffällig war der starke Anstieg der PM2.5-Werte mit zunehmender Höhe: In 100 Metern Höhe lagen die Konzentrationen teilweise bis zu 60 Prozent höher als in Bodennähe. Morgendliche Smogphasen zeigten eine Anreicherung von Schadstoffen in der stabilen Grenzschicht, begünstigt durch hohe relative Luftfeuchtigkeit über 80 Prozent nachts. Organische Stoffe dominierten tagsüber, anorganische Komponenten wie Nitrat und Chlorid stiegen nachts an – ein Hinweis auf Biomasse- und Abfallverbrennung sowie Industrieemissionen. NOx-Werte erreichten abends ihren Höhepunkt, während PM2.5 von etwa 80 auf bis zu 150 Mikrogramm pro Kubikmeter am Morgen anstieg.
Der Vergleich mit dem weit verbreiteten Luftqualitätsmodell WRF-Chem ergab deutliche Unterschätzungen der PM2.5-Konzentrationen während morgendlicher Smogepisoden. Die Modelle scheinen hygroskopisches Partikelwachstum bei hoher Feuchtigkeit nicht ausreichend zu berücksichtigen.
Die Studie unterstreicht die Bedeutung vertikaler Profile für ein besseres Verständnis von Smogbildung, Aerosolprozessen und Grenzschichtdynamik. Drohnenmessungen könnten Beobachtungslücken schließen, Modelle validieren und gezieltere Emissionskontrollstrategien – insbesondere gegen nächtliche Quellen – ermöglichen. Die Technologie sei kosteneffizient und skalierbar, was sie besonders für rasch urbanisierende Regionen mit begrenzten Ressourcen attraktiv mache.
Koordiniert wurde die Untersuchung von Ajit Ahlawat, der inzwischen an der TU Delft forscht und zuvor am Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) in Leipzig tätig war. Beteiligt waren Teams aus Indien, den Niederlanden, Deutschland, China, Griechenland, Großbritannien, Thailand, Tschechien und Zypern.
Quelle Ajit Ahlawat TU Delft TROPOS
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