AI-analyse af satellitbilleder viser 1990'ernes USSR-kollaps øgede metan-emissioner på trods af lavere olie- og gasproduktion

Sammenbruddet af det tidligere Sovjetunionen i 1991 gav sociale, politiske og økonomiske effekter på verdensplan. Blandt dem var en formodet rolle i at bremse menneskeskabte metan-emissioner. Metan var steget støt i atmosfæren indtil omkring 1990. Atmosfæriske videnskabsmænd teoretiserede, at økonomisk sammenbrud i det tidligere USSR førte til mindre olie- og gasproduktion og dermed en opbremsning i stigningen i de globale metanniveauer, som siden er genoptaget.

Men ny University of Washington-forskning bruger tidlige satellitregistreringer til at bestride denne antagelse. Undersøgelsen, offentliggjort i Proceedings of the National Academy of Sciences , konstaterer, at metan-emissionerne i Turkmenistan, en tidligere sovjetrepublik og stor olieproducent, faktisk steg i årene efter Sovjetunionens opløsning.

"Metan har disse gådefulde tendenser, som vi ikke rigtig forstår," sagde seniorforfatter Alex Turner, en UW-assistentprofessor i atmosfæriske videnskaber. "En, der altid har været fascinerende, er denne afmatning i 1992. Vi finder ud af, at Sovjetunionens sammenbrud overraskende ser ud til at resultere i en stigning i metan-emissionerne."

Kuldioxid er vigtigere end metan for langsigtet global opvarmning, men metan spiller en vigtig rolle på kortere sigt. Et molekyle metan har mere varmefangende kraft end CO₂ , og dens halveringstid i atmosfæren er kun et årti, hvilket betyder, at dens niveauer kan svinge.

I de seneste år er stigningen i metan accelereret under COVID-19-lockdowns. Turners tidligere forskning viste, at mindre kørsel og dermed færre køretøjsemissioner indeholdende reaktivt nitrogen (en luftforurenende stof) sandsynligvis spillede en rolle, fordi forurening ikke længere var i stand til at kombinere med metanmolekyler for at fjerne dem fra atmosfæren.

Den nye undersøgelse udforsker en langsigtet gåde:en brat opbremsning i stigningen i metankoncentrationerne i atmosfæren i 1992.

Metans kilder kan være svære at udrede, da de omfatter både naturlige kilder, såsom vådområder, og menneskerelaterede kilder, såsom fossile brændstoffer, lossepladser, husdyrfordøjelse og gødning. Lommer af metangas kan også undslippe under udvinding af andre fossile brændstoffer. Metan bliver nogle gange endda brændt eller blusset op, hvis det ikke er hovedmålet for efterforskning.

Den nye undersøgelse fokuserede på Turkmenistan, et centralasiatisk olieproducerende land, hvor økonomiske data viser, at gasproduktionen faldt med 85 % mellem 1991 og 1998. Dette kraftige fald tyder på, at det spillede en stor rolle i regionens samlede fald i energiproduktionen. Landet har også relativt lidt trædække, hvilket gør det til en god kandidat til satellitobservationer.

Forfatterne brugte billeder af Turkmenistan taget af NASAs Landsat-5-satellit, en af ​​de første jordobservationssatellitter. Første forfatter Tai-Long He, en postdoc-forsker i atmosfæriske videnskaber ved UW, og medforfatter Ryan Boyd, en tidligere UW-undergraduate, identificerede metan-emissioner i satellitbilleder og trænede derefter en AI-model til at katalogisere lignende metanfaner i alle data. sæt.

"Vores felt har en masse datasæt, men vi har ikke særlig effektive værktøjer til at analysere dem," sagde He. "Dette vil blive værre i fremtiden med flere satellitter, der bliver opsendt, så vi har brug for hjælp fra kunstig intelligens til at forbedre vores forståelse af atmosfæriske fænomener."

Deres teknik identificerede 776 faner i løbet af den 25-årige periode fra 1986 til 2011. Analyse viser, at metanfaner voksede i størrelse og blev hyppigere efter 1991, hvor økonomiske data for Turkmenistan viser et fald i gasproduktionen. I nogle olie- og gasbassiner optrådte metanfaner i 80 % til 100 % af billederne med klar himmel i perioden efter kollaps.

Forfatterne spekulerer i, at årsagerne kan omfatte svigtende infrastruktur, ødelagte komponenter, mindre tilsyn med olie- og gasbrønde og færre eksportruter, hvilket førte til mere bevidst eller utilsigtet afgasning.

"Året 1994 skiller sig ud som året med de største metan-emissioner," sagde Turner. "Det er fascinerende, fordi det var året, hvor Rusland nægtede at give Turkmenistan lov til at pumpe gas gennem sine rørledninger til de europæiske markeder. Så vi mener, at gasproduktionen stadig var rimelig høj, men de kunne ikke sælge deres gas til nogen, hvilket resulterede i mere metanudluftning. til atmosfæren."

Forfatterne formoder, at resten af ​​de tidligere sovjetrepublikker ville vise lignende tendenser som Turkmenistan, men de kan endnu ikke sige med sikkerhed.

"Mere generelt rejser det spørgsmålet om, hvad der drev 1990'ernes opbremsning i atmosfærisk metan," sagde Turner. "Jeg ved det faktisk ikke. Men da vi startede dette arbejde, forventede jeg at bekræfte hypotesen. Så det var et ret overraskende fund."

Den anden medforfatter er Daniel Varon, en forsker ved Harvard University. Boyd er nu kandidatstuderende ved Princeton University.

Flere oplysninger: Tai-Long He et al., Øgede metan-emissioner fra olie og gas efter Sovjetunionens sammenbrud, Proceedings of the National Academy of Sciences (2024). DOI:10.1073/pnas.2314600121

Leveret af University of Washington