Сообщается о большем количестве утечек метана в атмосферу, чем когда-либо. Вот как спутники могут обнаружить утечки и избежать потери ценного ресурса

Метан, мощный парниковый газ, выпущено со свалок и нефтегазовые операции по всему миру в гораздо больших количествах, чем предполагали правительства, как показывают недавние исследования с воздуха и спутников.Это проблема не только климата, но и здоровья человека.Именно поэтому СШАправительство было ужесточение правил об утечках метана и расточительной вентиляции, последний раз из нефтяные и газовые скважины на государственных землях.

Хорошей новостью является то, что многие из этих утечек можно устранить, если их быстро обнаружить.

Райли Дюрен, учёный-исследователь из Университета Аризоны и бывший инженер и учёный НАСА, возглавляет Углеродный картограф, некоммерческой организации, планирующей создание созвездия спутников для мониторинга метана.Ее первый спутник, созданный в партнерстве с Лабораторией реактивного движения НАСА и компанией Planet Labs, занимающейся съемкой Земли, будет запущен в 2024 году.

Дюрен объяснил, как новые спутники меняют возможности компаний и правительств находить и останавливать утечки метана и избежать потери ценного продукта.

Почему выбросы метана вызывают такую ​​озабоченность?

Метан – это второй по распространенности загрязнитель глобального потепления после углекислого газа.Он остается в атмосфере не так долго – всего около десяти лет по сравнению с столетиями для углекислого газа – но он обладает огромным потенциалом.

Метан способность согревать планету почти в 30 раз превышает выбросы углекислого газа за 100 лет и более чем в 80 раз за 20 лет.Вы можете думать о метане как об очень эффективном одеяле, которое удерживает тепло в атмосфере, согревая планету.

Что беспокоит многие сообщества заключается в том, что метан также является проблемой для здоровья.Это предшественник озона, который может обострение астмы, бронхита и другие проблемы с легкими.А в некоторых случаях выбросы метана сопровождаются другими вредные загрязнители, как и бензол, канцероген.

На многих месторождениях нефти и газа менее 80% газа, который выходит из-под земли из скважин, составляет метан, а остальное может быть опасными загрязнителями воздуха, которые нежелательно использовать вблизи своего дома или школы.Однако до недавнего времени существовало очень небольшой прямой мониторинг найти утечки и остановить их.

Зачем нужны спутники для ловли утечек метана?

В своей естественной форме метан невидим и не имеет запаха.Вы, вероятно, не знали бы, что по соседству находится массивный шлейф метана, если бы у вас не было специальных инструментов для его обнаружения.

Компании традиционно учитывают выбросы метана, используя метод XIX века, называемый инвентаризацией.Инвентаризации рассчитывают выбросы на основе данных о добыче на нефтяных и газовых скважинах или количестве мусора, попадающего на свалку, где органические отходы при разложении выделяют метан.В таком учете, основанном на предположениях, существует много возможностей для ошибок;например, он не учитывает неизвестные утечки или постоянную вентиляцию.

До недавнего времени современный уровень обнаружения утечек на нефтегазовых месторождениях заключался в том, что техник посещал куст скважины каждые 90 дней или около того с помощью портативной инфракрасной камеры или газоанализатора.Но большая утечка может привести к выбросу огромное количество газа в течение нескольких дней и недель или могут происходить в труднодоступных местах, а это означает, что многие из этих так называемых суперизлучателей остаются незамеченными.

С другой стороны, спутники и самолеты дистанционного зондирования могут быстро и регулярно обследовать большие территории.Некоторые из новых спутников, в том числе те, которые мы запускаем через Carbon Mapper Coalition, могут увеличить масштаб отдельных сайтов в высоком разрешении, поэтому мы можем точно определить суперэмиттеры метана на конкретной площадке скважины, компрессорной станции или участке свалки.

Вы можете увидеть пример возможностей дистанционного зондирования в нашей недавней статье в журнале Science.Мы опросили 20% открытых свалок в США. с самолетами и обнаружили, что выбросы в среднем были на 40% выше, чем выбросы, сообщаемые федеральному правительству с использованием учета, основанного на предположениях.

Если учёные смогут часто и последовательно контролировать регионы со спутников, тогда они смогут сигнализировать об активности суперэмиттеров и быстро уведомлять оператора, чтобы оператор мог обнаружить проблему, пока она ещё происходит, и устранить любые утечки.

Как спутники обнаруживают метан из космоса?

Большинство спутников, способных обнаруживать метан, используют какая-то форма спектроскопии.

Типичная камера видит мир в трех цветах – красном, зеленом и синем.Спектрометры визуализации, которые мы используем, были разработаны Лабораторией реактивного движения НАСА и видят мир почти в 500 цветах, включая длины волн за пределами видимого спектра и инфракрасные, что важно для обнаружение и измерение парниковых газов.

Парниковые газы, такие как метан и углекислый газ, поглощают тепло в инфракрасных диапазонах волн, каждый из которых имеет уникальные характеристики.Наша технология анализирует солнечный свет, отраженный от поверхности Земли, чтобы обнаружить инфракрасные следы метана и углекислого газа в атмосфере.

Эти сигнатуры отличаются от всех других газов, поэтому мы можем визуализировать шлейфы метана и углекислого газа, чтобы определить происхождение отдельных суперэмиттеров.Как только мы воспользуемся спектроскопией для измерения количества газа в данном шлейфе, мы сможем рассчитать интенсивность выбросов, используя данные о скорости ветра.

Что могут сделать новые спутники, которые планирует запустить Carbon Mapper, такого, чего еще не сделали другие?

Каждый спутник имеет разные и часто дополняющие друг друга возможности. МетанСат, который Фонд защиты окружающей среды запустил только в марте 2024 года, подобен широкоугольному объективу, который создаст очень точную и полную картину выбросов метана на больших ландшафтах.Наш Спутники Carbon Mapper Coalition дополнит MthanSAT, действуя как набор телеобъективов – мы сможем увеличивать масштаб, чтобы точно определить отдельные источники метана, как будто увеличиваем изображение птицы, гнездящейся на дереве.

Работая с нашими партнерами из Planet Labs и НАСА, мы планируем запустить первый спутник Carbon Mapper Coalition в 2024 году с целью расширения группировки в ближайшие годы, чтобы в конечном итоге обеспечить ежедневный мониторинг метана в приоритетных регионах по всему миру.Например, по оценкам, около 90% выбросов метана в результате производства и использования ископаемого топлива происходят только с 10% поверхности Земли.Итак, мы планируем сосредоточить внимание спутников Carbon Mapper Coalition на бассейнах добычи нефти, газа и угля;крупные городские районы с нефтеперерабатывающими заводами, очистными сооружениями и свалками;и основные сельскохозяйственные регионы.

Как будут использоваться данные вашего мониторинга?

Исходя из опыта обмена данными о наших самолетах с операторами объектов и регулирующими органами, мы ожидаем, что большая часть наших будущих спутниковых данных будет использоваться для определения утечек и усилий по их устранению.

Многие нефтегазовые компании, операторы свалок и некоторые крупные фермы с метановые варочные котлы заинтересованы в поиске утечек, поскольку метан в этих случаях ценен и может быть захвачен и использован.Таким образом, помимо воздействия на климат и здоровье, утечки метана эквивалентны выбросу прибыли в атмосферу.

Благодаря регулярному спутниковому мониторингу мы можем быстро уведомлять владельцев и операторов объектов, чтобы они могли диагностировать и устранять любые проблемы, а мы можем продолжать контролировать объекты, чтобы убедиться, что утечки устранены.

Наши данные также могут помочь предупредить близлежащие сообщества о рисках, просветить общественность и направить усилия по обеспечению правопорядка в тех случаях, когда компании добровольно не устраняют свои утечки.Измеряя тенденции в явлениях высоких выбросов метана с течением времени и в разных бассейнах, мы также можем внести свой вклад в оценку того, дает ли политика желаемый эффект.