泄漏到大气中的甲烷比以往任何时候都多 - 以下是卫星如何发现泄漏并避免浪费宝贵资源的方法

甲烷是一种强效温室气体，正在被 从垃圾填埋场释放 和 石油和天然气业务 最近的机载和卫星调查显示，世界各地的数量远远超出各国政府的认识。这对气候和人类健康来说都是一个问题。这也是美国的原因政府已 收紧监管 关于甲烷泄漏和浪费的通风，最近来自 公共土地上的石油和天然气井.

好消息是，如果能迅速发现，其中许多漏洞都是可以修复的。

莱利·杜伦, 亚利桑那大学的研究科学家、前美国宇航局工程师和科学家，领导 碳测绘仪, ，一个非营利组织，正在规划甲烷监测卫星群。它的第一颗卫星与 NASA 喷气推进实验室和地球成像公司 Planet Labs 合作，将于 2024 年发射。

杜伦解释了新卫星如何改变公司和政府发现和阻止甲烷泄漏的能力 避免浪费有价值的产品.

为什么甲烷排放如此令人担忧？

甲烷是 第二常见的全球变暖污染物 二氧化碳之后。它在大气中停留的时间不长——与二氧化碳的几个世纪相比，只有大约十年——但它的威力却很大。

甲烷的 使地球变暖的能力 是二氧化碳100年的近30倍，20年的80多倍。您可以将甲烷视为一种非常有效的毯子，它可以捕获大气中的热量，从而使地球变暖。

什么 让许多社区感到担忧 甲烷也是一个健康问题。它是臭氧的前体，可以 加重哮喘、支气管炎 和 其他肺部问题. 。在某些情况下，甲烷排放还伴随着其他 有害污染物, ，像苯一样，是一种致癌物质。

在许多石油和天然气田中，从井中排出的天然气中不到 80% 是甲烷，其余的可能是有害的空气污染物，您不希望在家或学校附近有这些污染物。然而直到最近，还有很多 直接监测很少 找到泄漏并阻止它们。

为什么需要卫星来捕捉甲烷泄漏？

在自然状态下，甲烷是看不见、无味的。如果没有特殊仪器来检测，您可能不会知道隔壁有大量的甲烷羽流。

传统上，公司使用 19 世纪称为清单的方法来计算甲烷排放量。清单根据报告的油气井产量或进入垃圾填埋场的垃圾量计算排放量，有机垃圾在垃圾填埋场分解时会产生甲烷。这种基于假设的会计方法存在很大的错误空间；例如，它无法解释未知泄漏或持续排气。

直到最近，石油和天然气作业泄漏检测的最先进技术还涉及技术人员每 90 天左右使用手持式红外摄像机或气体分析仪对井场进行一次访问。但大的泄漏可能会释放 大量气体 持续数天和数周的时间，或者可能发生在不易到达的地点，这意味着许多所谓的超级排放者未被发现。

另一方面，遥感卫星和飞机可以对大面积区域进行常规快速勘测。一些较新的卫星，包括我们通过碳测绘联盟发射的卫星，可以 以高分辨率放大各个站点, ，因此我们可以将甲烷超级排放源精确定位到特定的井场、压缩机站或垃圾填埋场的部分。

您可以在我们最近发表在《科学》杂志上的论文中看到遥感力量的一个例子。我们调查了 美国 20% 的露天垃圾填埋场 与飞机相比，发现平均排放量比使用基于假设的会计向联邦政府报告的排放量高出 40%。

如果科学家能够通过卫星频繁、一致地监测区域，那么他们就可以标记超级发射器活动并快速通知操作员，以便操作员可以在问题仍在发生时发现问题并修复任何泄漏。

卫星如何探测太空中的甲烷？

大多数能够进行甲烷探测的卫星 某种形式的光谱学.

典型的相机以三种颜色看到世界：红色、绿色和蓝色。我们使用的成像光谱仪是由 NASA 喷气推进实验室开发的，可以用近 500 种颜色观察世界，包括从可见光谱到红外的波长，这对于 检测和测量温室气体.

甲烷和二氧化碳等温室气体吸收红外波长的热量——每种气体都有独特的指纹。我们的技术分析从地球表面反射的阳光，以检测大气中甲烷和二氧化碳的红外指纹。

这些特征与所有其他气体不同，因此我们可以对甲烷和二氧化碳的羽流进行成像，以确定单个超级排放源的起源。一旦我们使用光谱学测量给定羽流中的气体量，我们就可以使用风速数据计算排放率。

Carbon Mapper 计划发射的新卫星能做什么其他卫星尚未做到的事情？

每颗卫星都有不同且通常互补的功能。 甲烷卫星, 环境保护基金于 2024 年 3 月刚刚推出，它就像一个广角镜头，可以非常精确、完整地显示大片地区的甲烷排放情况。我们的 碳测绘联盟卫星 它将通过像长焦镜头的集合来补充甲烷卫星——我们将能够放大以精确定位单个甲烷排放器，就像放大在树上筑巢的鸟一样。

我们计划与 Planet Labs 和 NASA 的合作伙伴合作，于 2024 年发射第一颗 Carbon Mapper Coalition 卫星，目标是在未来几年扩大卫星星座，最终为世界各地的高优先区域提供每日甲烷监测。例如，化石燃料生产和使用产生的甲烷排放量估计约有 90% 仅来自地球表面的 10%. 。因此，我们计划将碳测绘联盟卫星的重点放在石油、天然气和煤炭生产盆地；有炼油厂、污水处理厂和垃圾填埋场的主要城市地区；和主要农业区。

您的监测数据将如何使用？

我们预计，根据与设施运营商和监管机构共享飞机数据的经验，我们未来的大量卫星数据将用于指导泄漏检测和维修工作。

许多石油和天然气公司、垃圾填埋场运营商和一些大型农场都拥有 甲烷消化器 有动力去寻找泄漏，因为在这些情况下甲烷是有价值的并且可以 捕获并投入使用. 。因此，除了气候和健康影响之外，甲烷泄漏相当于将利润排入大气中。

通过常规卫星监测，我们可以快速通知设施所有者和运营商，以便他们诊断和解决任何问题，并且我们可以继续监测现场以验证泄漏是否得到修复。

我们的数据还可以帮助警告附近社区存在风险，教育公众，并在公司不自愿修复泄漏的情况下指导执法工作。通过测量不同时期和跨流域高排放甲烷事件的趋势，我们还可以帮助评估政策是否达到预期效果。