Forskere hacker vejrsatellitdata for at kvantificere metanlækager

Satellitter, der sidder mere end 22.200 miles over jordens overflade, har fanget storme og vejrdata i årtier. Nu har forskere i det væsentlige hacket de data, der kommer tilbage til et andet formål:at spotte metan-emissioner.

Innovationen kan have vidtrækkende konsekvenser for operatører af fossile brændstoffer, der ikke er i stand til eller uvillige til at standse større metanudledninger, fordi den giver forskere mulighed for at observere emissioner hvert femte minut og estimere den samlede udledte mængde. Tilgangen, som bruger kortbølgede infrarøde observationer fra National Oceanic and Atmospheric Administration's Geostationary Operational Environmental Satellites (GOES), kan detektere store emitterende hændelser på omkring snesevis af metriske tons i timen eller mere.

Satellitter observerer koncentrationer af metan fra rummet ved at analysere, hvordan sollys reflekteres fra Jorden. Når lys passerer gennem en sky af gassen, svækkes dets intensitet på visse bølgelængder. Metan absorberer lys i den kortbølgede infrarøde del af det elektromagnetiske spektrum. Selvom GOES-systemet ikke blev bygget til at detektere metan, inkluderer dets sensor kortbølgede infrarøde kanaler designet til at observere ting som snedække og brand hot spots.

Den nye teknik bliver allerede brugt af geoanalytiske firmaer og videnskabsmænd til at kvantificere store emissioner i Nordamerika. Kayrros SAS brugte metoden til at estimere, at en fossil gasrørledning spyede omkring 840 tons metan ud i atmosfæren, efter at den blev sprængt af en landmand ved hjælp af en gravemaskine.

Det er meget tæt på de 50,9 millioner kubikfod af gasoperatøren Williams Cos. sagde lækket, hvilket svarer til omkring 900 tons metan. Den kortsigtede klimapåvirkning af begivenheden var nogenlunde lig med de årlige emissioner fra 17.000 amerikanske biler.

Den nye tilgang, som blev udført for første gang sidste år af videnskabsmænd ved Harvard University, muliggør næsten kontinuerlig dækning i realtid og står i kontrast til alle andre satellitter, der i øjeblikket bruges til at detektere metan, som er i lav kredsløb om Jorden og tage billeder mens de sejler rundt om kloden med hastigheder på omkring 17.000 miles i timen, hvilket kun tillader videnskabsmænd at estimere emissionsrater.

"GOES kan registrere korte udgivelser, som de andre satellitter går glip af, og det kan spore løsrevne faner tilbage til deres kilder," sagde Daniel Varon, en forskningsmedarbejder ved Harvard University's Atmospheric Chemistry Modeling Group, som først foreslog konceptet i 2022. "Det kan også kvantificere den samlede frigivelsesmasse og varighed, snarere end blot øjeblikkelige skøn over emissionshastigheden."

Innovationen kommer på et kritisk tidspunkt i kampen mod klimaændringer, da regeringer kommer under pres for at levere aggressiv handling efter det varmeste år nogensinde og ni på hinanden følgende måneder med rekordhøje månedlige temperaturer. Fossile brændstoffer er den næststørste kilde til metanemissioner, der genereres af menneskelige aktiviteter, kun efter landbruget. De fleste politiske beslutningstagere og videnskabsmænd siger, at nedbringelse af utilsigtede lækager og bevidste udslip fra olie, kul og gas er den hurtigste og billigste måde at sænke temperaturerne på på kort sigt.

Mere end 150 nationer har tilsluttet sig Global Methane Pledge og lovet at reducere udledningen af ​​drivhusgassen med 30 % inden udgangen af ​​dette årti fra 2020-niveauet. Ved COP28 i Dubai sidste år lovede 50 olie- og gasselskaber at stoppe udslip af metan, herunder Exxon Mobil Corp. og Saudi-Arabiens Aramco.

Gennembruddet er det seneste i rækken fra en gruppe unge videnskabsmænd tilknyttet Harvard University, Polytechnic University of Valencia i Spanien og FN's International Methan Emissions Observatory, der hurtigt har udvidet forskernes evne til at spotte lækager ved hjælp af en bred vifte af satellitter, der ikke oprindeligt er designet til at spore metan.

Den innovative teknik "viser det accelererende tempo, hvormed detektion og kvantificering af metanudslip sker, og vigtigst af alt, fremhæver potentialet i at bruge eksisterende teknologi/satellitter, der allerede er implementeret til at forbedre detektion og kvantificering og tackle den tidsmæssige variabilitet af metan-emissioner," sagde Maria -Olivia Torcea, analytiker hos BloombergNEF.

Selvom satellitter, der kredser lavt om jorden, kan dække det meste af planeten, kan frekvensen, hvormed de passerer over et givent sted, være 24 timer eller længere. Fordi de kredser i meget lavere højder, tilbyder deres sensorer typisk højere opløsning og kan identificere meget mindre lækager end GOES-systemet. Gabet i observationsfrekvens betyder dog, at forskere typisk kun kan estimere emissionsrater fra instrumenterne.

Der er også begrænsninger for GOES-systemet, som tilbyder dækning af Amerika og en del af Vestafrika. Harvard-forskerne arbejder også sammen med forskere ved rumorganisationer i Europa og Japan for at se, om teknikken kan anvendes på Meteosat Third Generation og Himawari 8-satellitmissionerne.

Marc Watine Guiu var gæstende masterstuderende ved Harvard, da han sidste år foretog den første metanobservation ved hjælp af GOES og arbejdede sammen med Varon og IMEO-forskeren Itziar Irakulis Loitxate på et papir, der blev offentliggjort i december i PNAS beskriver tilgangen. Forskerne kvantificerede en metanlækage, de sagde, kom fra El Encino-La Laguna-rørledningen, der transporterer fossil gas i Mexico.

Det er afgørende, at gennembruddet kan styrke regulatorernes bestræbelser på at holde udledere af fossile brændstoffer ansvarlige for nogle af verdens mest skadelige og undgåelige emissioner, som historisk set er blevet selvrapporteret af operatører.

"En unik evne, vi har fra geostationær kredsløb, er at kvantificere den samlede varighed og metanmasse af meget store udslip," sagde Harvards Varon. "Det ville være muligt at revidere industrirapporter om meget store metanudslip med denne teknologi."

Flere oplysninger: Marc Watine-Guiu et al., Geostationære satellitobservationer af ekstreme og forbigående metanemissioner fra olie- og gasinfrastruktur, Proceedings of the National Academy of Sciences (2023). DOI:10.1073/pnas.2310797120

Journaloplysninger: Proceedings of the National Academy of Sciences

2024 Bloomberg L.P. distribueret af Tribune Content Agency, LLC.