Обнаружение утечек метана – существенного фактора глобального потепления – становится все более важным в борьбе с изменением климата и сокращением выбросов парниковых газов. Исследователи используют возможности передовых спутниковых технологий для мониторинга этих утечек из космоса. Метан является мощным парниковым газом и вторым по величине фактором, вызывающим потепление климата после углекислого газа. Хотя тонна метана сохраняется в атмосфере всего около 10 лет, за столетие он сохраняет в 30 раз больше тепла, чем тонна углекислого газа. Это означает, что метан играет важную роль в потеплении планеты.
Прибор Tropomi на спутнике Copernicus Sentinel-5P — единственный спутниковый инструмент, позволяющий ежедневно картировать глобальные концентрации метана. Сегодня исследователи из SRON, Нидерландского института космических исследований, представили новый алгоритм, который использует машинное обучение для автоматического обнаружения шлейфов сверхвыбросов метана в данных Sentinel-5P. Источник: ЕКА/SRON.
Но есть и хорошие новости: поскольку метан не сохраняется так долго, как углекислый газ, он дает нам возможность относительно быстро принять меры по борьбе с изменением климата. Если мы сократим выбросы метана, мы фактически сможем увидеть значительное снижение уровня метана в мире всего за десятилетие. Это, в свою очередь, помогает смягчить усиление парникового эффекта.
На этом изображении показан один из шлейфов супервыброса метана, обнаруженных Copernicus Sentinel-5P в группе обнаружения на месте добычи нефти в Ливии 26 июля 2021 года. Спутник GHGSat, наблюдающий за целями, обнаруженными Tropomi в этом районе, обнаружил выбросы от незажженной факельной установки. Источник изображения: ЕКА
Теперь поговорим о «суперизлучателях». Эмиттерами метана являются любые источники метана, включая естественные процессы, такие как водно-болотные угодья, или деятельность человека, например сельское хозяйство, но суперэмиттеры метана выделяют непропорционально большие количества метана по сравнению с другими источниками выбросов.
Эти суперэмиттеры часто встречаются на промышленных объектах, таких как нефтегазовые предприятия, угольные шахты и даже свалки, где проблемы с оборудованием или инфраструктурой могут привести к крупным утечкам метана. Эти источники выбросов являются «легко висящими фруктами» в нашем стремлении сократить выбросы. Ремонт этих суперэмиттеров не требует сложных или дорогостоящих решений. Во многих случаях относительно простой ремонт может принести значительную пользу для климата.
Таким образом, мы можем стать целенаправленными и внести свой вклад в борьбу с изменением климата.
Прибор Tropomi на борту спутника Copernicus Sentinel-5P — единственный спутниковый инструмент, который ежедневно отображает глобальные концентрации метана.
The satellite measures methane by observing the Earth's atmosphere, specifically in the shortwave infrared band. Эти полосы подобны уникальным отпечаткам метана, позволяющим Sentinel-5P обнаруживать присутствие метана с большой точностью.
Эти богатые данные играют жизненно важную роль в нашем понимании и реагировании на климатические и экологические последствия выбросов метана, что делает их незаменимым инструментом в борьбе с изменением климата.
Исследователи из космического института SRON в Нидерландах представили новый алгоритм, который использует машинное обучение для автоматического обнаружения шлейфов сверхвыброса метана в данных Sentinel-5P.
它还能根据测量到的浓度和同期风速自动计算相关的排放量。
На этом снимке показаны послойные спутниковые наблюдения за утечками метана в Алжире 4 января 2020 года. Рядом с нефтегазовым месторождением Хасси Мессауд в Алжире исследователи из нидерландского космического института SRON обнаружили утечку, выделяющую метан в течение шести дней подряд. 4 января 2020 года аппарат Sentinel-5P обнаружил метановый шлейф над Алжиром, простирающийся более чем на 200 километров к северо-востоку.
Команда использовала изображения Sentinel-2, чтобы увеличить источник метанового шлейфа и определить точное место утечки — нефтяную/газовую скважину, в то время как Sentinel-3 показал, что утечка продолжалась в течение шести дней. Источник изображения: SRON/JPL (Данные: содержат измененные данные Copernicus Sentinel (2020 г.), обработанные ЕКА)
Беренд Шуит из SRON объясняет: «Раньше мы вручную выявляли крупнейшие излучатели, но поиск среди миллионов пикселей Тропоми по-прежнему был труден. Шлейфы метана часто покрывали лишь несколько пикселей. Теперь мы автоматически получаем список обнаружений из модели машинного обучения каждый день. Мы вручную проверяем эти обнаружения каждую неделю. Результаты, чтобы быть уверенными в результатах обнаружения. Остальные, десятки шлейфов метана, мы публикуем в Интернете. Мы передаем информацию о текущих утечках другим спутники с более высоким разрешением, чтобы они могли точно определить источник утечки. Международная обсерватория ООН по выбросам метана использует эту информацию для работы с ответственными компаниями или властями для поиска решений».
Один из соавторов, Брэм Маасаккерс из SRON, добавил: «Десятки метановых шлейфов, обнаруживаемых Тропоми каждую неделю, действительно дают уникальную возможность бороться с глобальным потеплением. Если это видно из космоса, это серьезно. Теперь мы впервые имеем четкое представление о полном масштабе этих сверхвыбросов». В нашей публикации мы описываем 2974 шлейфа, обнаруженные нами в 2021 году; 45% из них исходили от объектов нефтегазовой отрасли, но мы также видели выбросы из городских районов (35%) и угольных шахт (20%). Воздействие обнаруженных нами антропогенных выбросов на климат намного превышает общие выбросы парниковых газов в Нидерландах. Во многих случаях эти утечки легко устранить».
这篇论文发表在今天的《大气化学与物理学》（AtmosphericChemistryandPhysics）上，可点击此处查阅：
https://doi.org/10.5194/acp-23-9071-2023
Трехуровневый подход к обнаружению метана
Detection of methane emissions typically relies on Copernicus Sentinel-5P. Лишь недавно ученые начали отслеживать выбросы метана из космоса, используя комбинацию данных с нескольких спутников, в том числе совместные возможности спутников Copernicus Sentinel-5P и Sentinel-2.
Эти высокотехнологичные космические инструменты работают вместе для мониторинга и оценки выбросов метана во всем мире, позволяя исследователям не только обнаруживать присутствие метана, но также точно определять местонахождение и количественную оценку выбросов.
Sentinel-5P, который ежедневно покрывает земной шар, известен своими высокоточными измерениями метана и может обнаруживать утечки метана в любой точке Земли. Однако есть проблема. Пространственное разрешение относительно низкое, всего 7 × 5,5 километров. Это означает, что он может определить наличие метана, но не может точно определить его источник.
Спутник Sentinel-2, напротив, оснащен многодиапазонными приборами, которые не предназначены для наблюдения за концентрацией метана, но могут определять точное местоположение крупных утечек метана (выбросов более одной тонны в час) с разрешением до 20 метров.
А что насчет миссии Sentinel-3? Спутники оснащены многодиапазонными радиометрами, способными наблюдать коротковолновые инфракрасные диапазоны, чувствительные к концентрации метана. Эти спутники обеспечивают ежедневное глобальное покрытие с разрешением наземных пикселей 500 метров.
В недавней статье, опубликованной в журнале Remote Sensing of Environment, исследователи SRON обнаружили, что спутник Sentinel-3 может получать значения увеличения количества метана на основе измерений в коротковолновом инфракрасном диапазоне. Впечатляет то, что ему удалось обнаружить максимальные утечки метана, составляющие не менее 10 тонн в час каждый день, в зависимости от таких факторов, как местоположение и ветровые условия. Это дает ему уникальную возможность выявлять и контролировать утечки метана.