Forschende haben im bislang größten kontrollierten Test zur Methanüberwachung aus dem Weltraum nachgewiesen, dass spezielle Sensoren Methanwolken bei klarem Wetter nahezu vollständig erfassen. Die am 14. Oktober in Nature veröffentlichten Ergebnisse eines internationalen Teams setzen einen Maßstab für Satellitensysteme, die Aufsichtsbehörden, Umweltverbände und Unternehmen zunehmend nutzen, um Lecks und große Methanquellen aufzuspüren und die Emissionen des potenten Treibhausgases zu verringern.
„Jahrelang herrschte erhebliche Skepsis, ob sich Methan aus dem Weltraum überhaupt zuverlässig überwachen lässt. Das Gas per Satellit nachzuweisen, ist technisch äußerst anspruchsvoll“, sagt Adam Brandt, leitender Autor der Studie und Professor für Energiewissenschaften und -technik an der Stanford Doerr School of Sustainability. „Unsere Ergebnisse sollten Aufsichtsbehörden, Politik, Methanproduzenten und der Bevölkerung Vertrauen in die Satellitenüberwachung geben.“
Gemeinsam mit der Doktorandin und Erstautorin Frances Reuland führte das Team um Brandt 481 kontrollierte Methanausstöße an einem Forschungsstandort der Stanford Universität in Casa Grande in Arizona durch. Die Versuche im Jahr 2025 waren zeitlich auf die Überflüge von elf staatlichen, gemeinnützigen und kommerziellen Satelliten abgestimmt. Fünfzehn Forschungsteams aus Unternehmen, gemeinnützigen Organisationen, Regierungsbehörden und Hochschulen in neun Ländern werteten die Beobachtungen unabhängig voneinander aus. Sie prüften, ob auf dem jeweiligen Satellitenbild eine Methanwolke zu sehen war, und schätzten gegebenenfalls die ausgetretene Menge. Die besten Ergebnisse erzielten Instrumente, die speziell für die Methanüberwachung entwickelt wurden: Sie erkannten 92 bis 100 Prozent der Testwolken korrekt. Für die Methanmessung umfunktionierte Instrumente, etwa das deutsche Umweltüberwachungs- und Analyseprogramm EnMAP, kamen bei klarem Himmel auf 62 bis 88 Prozent, während Allzwecksysteme zur Landbeobachtung an Bord von US-amerikanischen und europäischen Regierungssatelliten lediglich 29 bis 37 Prozent erfassten und besonders bei Emissionen unter 1.000 Kilogramm pro Stunde fehleranfällig waren.
Die meisten Mengenschätzungen wichen zwar um bis zu 50 Prozent nach oben oder unten von den tatsächlichen Emissionen ab. Im Durchschnitt glichen sich Über- und Unterschätzungen jedoch weitgehend aus. Nach Einschätzung der Autoren sind die Satellitendaten damit zuverlässig genug, um große Leckagen für weitere Untersuchungen zu kennzeichnen, regionale Treibhausgasinventare der Behörden zu ergänzen und die Emissionsintensität verschiedener Öl- und Gasregionen zu bewerten. Bei einem Ausstoß von rund 50 bis 200 Kilogramm Methan pro Stunde und unter idealen Bedingungen, also bei geringer Bewölkung und mäßigem Wind, erkannten die Instrumente die Fahnen zuverlässig. Diese Rate liegt nahe an dem Schwellenwert von 100 Kilogramm pro Stunde, ab dem in einigen bundesstaatlichen und nationalen Programmen für Großemittenten Überprüfungen ausgelöst werden.
Satellitengestützte Systeme erkennen Methan mithilfe von Infrarotlicht, das von der Erdoberfläche reflektiert wird. Weil sie auf reflektiertes Sonnenlicht angewiesen sind, hatten selbst Spezialinstrumente wie GHGSat und Tanager-1 Schwierigkeiten, Wolken durch Wolken hindurch zu erkennen. In Regionen mit hohen Methanfreisetzungen, etwa in tropischen Öl- und Gasförderländern wie Nigeria und Venezuela oder in kalten, bewölkten Gebieten wie Kanada und Russland, stößt das an Grenzen. Weitere Untersuchungen seien nötig, um zu verstehen, wie die Systeme und Algorithmen über nicht-wüstenartigem Gelände, unter verschiedenen Wetterbedingungen und über offenem Wasser funktionieren. Landbeobachtungssysteme erfassen zwar nicht genug Spektraldaten für eine eindeutige Methanerkennung, ihre großflächige Abdeckung und Archivdaten bleiben aber wertvoll, um langfristige Trends zu dokumentieren und große Leckagen zu erkennen.
Um Fehlalarme zu prüfen, erhielten die Analyseteams Daten von 265 Überflügen ohne Methanfreisetzung. Bei den meisten Methoden traten solche Meldungen relativ selten auf. Eine Ausnahme bildeten Analysen mit neuen Ansätzen der künstlichen Intelligenz: 79 Prozent der Fehlalarme stammten von Teams, die Daten staatlicher Landbeobachtungssatelliten mit KI ausgewertet hatten. Die neuen Daten aus Casa Grande können laut den Forschenden helfen, solche Auswertungen zu verbessern. „Mit dieser Studie haben wir um ein Vielfaches mehr Datenpunkte aus kontrollierten Quellen als je zuvor, um die Methanerkennung vom Weltall aus zu testen“, sagt Erstautorin Reuland.
Am Forschungsstandort leiteten die Forschenden komprimiertes Erdgas, das größtenteils aus Methan besteht, durch einen Abgasschornstein und stellten die Raten so ein, dass sie Punktquellen wie Deponien sowie Öl- und Gasanlagen annähernd entsprachen. Die Freisetzungen wurden online gesteuert, dauerten acht bis zehn Minuten und reichten von etwa 10 bis 1.200 Kilogramm Methan pro Stunde. Über die Gesamtdauer des Experiments setzte das Team weniger als 50 Tonnen Methan frei – das entspricht den jährlichen Emissionen einer Herde von etwa 500 Milchkühen oder rund 13 Sekunden der weltweiten Methanemissionen aus fossilen Brennstoffen.
„Wir hoffen, dass unsere Erkenntnisse die Debatte um Methanemissionen verändern: Es sollte nicht mehr darum gehen, ob diese Systeme funktionieren, sondern darum, wie und wo sie am wirksamsten eingesetzt werden können, um weltweite Methanminderungen voranzubringen, auch unter Berücksichtigung algorithmischer Kompromisse“, schreiben Reuland und ihre Mitautoren. Die Reduktion der weltweiten Methanemissionen bildet einen Schwerpunkt internationaler Bemühungen, den globalen Temperaturanstieg zu bremsen. Während Kohlendioxid langlebiger ist, hält Methan die Wärme in den ersten 20 Jahren rund 80-mal stärker in der Atmosphäre zurück und beeinflusst die globalen Temperaturen der nahen Zukunft überproportional. Wenn Lecks in Öl- und Gasanlagen repariert und das absichtliche Ablassen gestoppt werden, sinken die Emissionen. Das hilft dem Klima und kann Unternehmen finanziell belohnen, weil weniger verkaufbares Gas verloren geht. „Außerdem geht es um Sicherheit: Methan ist brennbar und trägt zur Bildung von bodennahem Ozon bei, das der Gesundheit schadet“, sagt Brandt abschließend. „Es gibt also viele Gründe, die Satellitenüberwachung zu unterstützen. Sie nützt der Umwelt, den Produzenten und der Öffentlichkeit gleichermaßen.“
Originalpublikation:
Frances E. Reuland, Taylor Adams, Evan D. Sherwin, Sahar H. El Abbadi, Eric A. Kort & Adam R. Brandt
Evaluating space-based methane detection through a one-year blind test
Nature 658, 673–681 (2026)
https://www.nature.com/articles/s41586-026-11115-0
