Обнаружение метана со спутников

Раньше с помощью мультиспектральных спутниковых систем было нелегко определить, откуда происходят значительные выбросы метана. Метан не был предметом пристального внимания специалистов по дистанционному зондированию.

Метан: основной парниковый газ

Метан является мощным парниковым газом. Хотя метан не составляет большого процента нашей атмосферы, опасность заключается в том, что увеличение выбросов метана, особенно в результате таяния вечной мерзлоты, может значительно ускорить темпы глобального потепления.

В настоящее время большая часть выбросов поступает из нефтегазовой области, например, утечки из трубопроводов. Современные спутники могут обнаруживать основные источники выбросов метана, таким образом специалисты могут работать над уменьшением утечек в целях ограничения выбросов парниковых газов.

Дистанционное зондирование выбросов метана

Прибор для мониторинга тропосферы (TROPOMI), который находится на борту предшественника Copernicus Sentinel-5, продемонстрировал свою эффективность в обнаружении выбросов метана. Устройство, имеющее пространственное разрешение около 50 километров, использует ультрафиолетовый и видимый (270-500 нм), ближний инфракрасный (675-775 нм) и коротковолновый инфракрасный (2305-2385 нм) диапазоны спектра пассивного спектрометра TROPOMI.

Ранее этот прибор использовался для обнаружения широкого спектра загрязняющих веществ, таких как диоксид серы или озон, но он также продемонстрировал способность обнаруживать метан на отдельных объектах промышленного масштаба. Прибор был разработан для Европейского космического агентства (ЕКА).

Где самые высокие выбросы метана?

В новом исследовании, проведенном многонациональной группой ученых с использованием прибора TROPOMI, результаты показали, что около одной десятой глобальных выбросов метана приходится на три страны. Страны являются крупными поставщиками нефти и газа: Туркменистан, Россия и США. На Туркменистан пришлось более миллиона тонн выбросов метана в период 2019-2020 годов. Также было установлено, что Иран, Алжир и Казахстан внесли существенный вклад в общий объем выбросов метана.

Спутниковые изображения, использованные в новом исследовании, были обработаны с использованием алгоритма, который автоматически обнаруживает большие выбросы метана. Крупнейшие источники выбросов в стране выделяют более 25 тонн метана в час или около 8 миллионов тонн в год. Учитывая способность метана влиять на изменение климата, это очень большое количество.

Трубопроводы являются основным источником выбросов метана

В то время как самые активные источники излучения могут демонстрировать тревожную тенденцию, есть надежда, что проблему будет не так уж трудно устранить. В основном выбросы в больших количествах происходят на участках трубопроводов, в которых есть утечки. Это происходит, когда трубы нуждаются в ремонте и происходят утечки или преднамеренный выброс метана.

Решением проблемы может быть устранение утечек или безопасное удаление метана, что может обходиться не менее чем 300 долларов за тонну. С помощью спутниковых изображений не только идентифицируются места с высоким уровнем выбросов, но и эти данные могут быть использованы для официального информирования компаний или объектов, ответственных за эти выбросы, чтобы решить проблему как можно быстрее.

Составление карт выбросов метана

Для принятия немедленных действия по уменьшению утечек или выбросов метана, необходим более последовательный мониторинг с высоким пространственным разрешением.

Спутник MethaneSAT

Новый спутник, получивший название MethaneSAT, будет запущен в 2022 году. Это обеспечит более высокую чувствительность при измерении выбросов метана и позволит более точно отслеживать выбросы во времени. Данные со спутника также будут представлены в течение нескольких дней после измерения и отправлены организациям, ответственным за данные выбросы. Спутник поддерживается Фондом защиты окружающей среды и Космическим агентством Новой Зеландии.

Используемый спектрометр будет работать в коротковолновом инфракрасном диапазоне (SWIR). В этом диапазоне метан наиболее обнаружим. Это позволит проводить более точные измерения выбросов и обнаруживать даже небольшие источники. Такой подход позволит провести всестороннюю оценку потенциальных областей, в которых будет необходимо сократить общие выбросы метана. Важным аспектом этого спутника является то, что он будет специально предназначен для мониторинга метана, что позволит выполнять съемку большего количества объектов в течение года.

Подводя итог, следует отметить, что ученые осведомлены и встревожены уровнем выбросов парниковых газов. Исследование с использованием спутникового инструмента TROPOMI выявило основные источники выбросов метана – трубопроводы в нефтегазовом секторе. Ученые уверены, что эти проблемы легко устранимы. Однако для более эффективного определения источников выбросов потребуются спутники со сверхвысоким пространственным разрешением, такие как MethaneSAT. Современные спутники позволят производить регулярный мониторинг выбросов большого количества объектов и в течение более длительных периодов времени.