Wetenschap
Wetenschappers hacken weersatellietgegevens om methaanlekken te kwantificeren
Satellieten die zich ruim 36.200 kilometer boven het aardoppervlak bevinden, verzamelen al tientallen jaren storm- en weergegevensgegevens. Nu hebben wetenschappers de gegevens die terugkwamen feitelijk gehackt voor een ander doel:het opsporen van methaanemissies.
De innovatie zou verreikende gevolgen kunnen hebben voor exploitanten van fossiele brandstoffen die de grote uitstoot van methaan niet kunnen of willen stoppen, omdat onderzoekers hierdoor elke vijf minuten de uitstoot kunnen observeren en de totale uitgestoten hoeveelheid kunnen schatten. De aanpak, die gebruik maakt van kortegolf-infraroodwaarnemingen van de Geostationary Operational Environmental Satellites (GOES) van de National Oceanic and Atmospheric Administration, kan gebeurtenissen met grote emissies van ongeveer tientallen tonnen per uur of meer detecteren.
Satellieten observeren concentraties methaan vanuit de ruimte door de manier te analyseren waarop zonlicht op de aarde reflecteert. Wanneer licht door een gaswolk gaat, wordt de intensiteit ervan op bepaalde golflengten verzwakt. Methaan absorbeert licht in het kortegolf-infraroodgedeelte van het elektromagnetische spectrum. Hoewel het GOES-systeem niet is gebouwd om methaan te detecteren, bevat de sensor kortegolf-infraroodkanalen die zijn ontworpen om zaken als sneeuwbedekking en brandhaarden waar te nemen.
De nieuwe techniek wordt al gebruikt door geoanalysebedrijven en wetenschappers om grote emissiegebeurtenissen in Noord-Amerika te kwantificeren. Kayrros SAS gebruikte deze aanpak om te schatten dat een fossiele gaspijpleiding ongeveer 840 ton methaan in de atmosfeer spuwde nadat deze door een boer met een graafmachine was gescheurd.
Dat komt heel dicht in de buurt van de 50,9 miljoen kubieke meter gas die exploitant Williams Cos. heeft gelekt, wat neerkomt op ongeveer 900 ton methaan. De klimaatimpact van het evenement op de korte termijn was ongeveer gelijk aan de jaarlijkse uitstoot van 17.000 Amerikaanse auto's.
De nieuwe aanpak, die vorig jaar voor het eerst werd uitgevoerd door wetenschappers van de Harvard University, maakt vrijwel continue, realtime dekking mogelijk en contrasteert met alle andere satellieten die momenteel worden gebruikt om methaan te detecteren, die zich in een lage baan om de aarde bevinden en beelden maken terwijl ze de wereld rondreizen met snelheden van ongeveer 27.000 kilometer per uur, waardoor wetenschappers alleen de emissiecijfers kunnen schatten.
"GOES kan korte releases detecteren die de andere satellieten missen, en het kan losgemaakte pluimen terugleiden naar hun bronnen", zegt Daniel Varon, een onderzoeksmedewerker aan de Atmospheric Chemistry Modeling Group van Harvard University, die het concept voor het eerst voorstelde in 2022. "Het kan ook kwantificeer de totale emissiemassa en -duur, in plaats van alleen maar ogenblikkelijke schattingen van de emissiesnelheid."
De innovatie komt op een cruciaal moment in de strijd tegen de klimaatverandering, nu regeringen onder druk komen te staan om agressieve actie te ondernemen na het warmste jaar ooit en negen opeenvolgende maanden met recordhoge maandelijkse temperaturen. Fossiele brandstoffen zijn, na alleen de landbouw, de grootste bron van methaanemissies veroorzaakt door menselijke activiteiten. De meeste beleidsmakers en wetenschappers zeggen dat het terugdringen van accidentele lekken en opzettelijke uitstoot van olie, steenkool en gas de snelste en goedkoopste manier is om de temperatuur op korte termijn omlaag te brengen.
Meer dan 150 landen hebben zich aangesloten bij de Global Methaan Pledge en hebben beloofd de uitstoot van broeikasgassen tegen het einde van dit decennium met 30% te verminderen ten opzichte van het niveau van 2020. Vorig jaar op de COP28 in Dubai beloofden vijftig olie- en gasbedrijven de uitstoot van methaan een halt toe te roepen, waaronder Exxon Mobil Corp. en het Saudische Aramco.
De doorbraak is de laatste in een reeks van een groep jonge wetenschappers verbonden aan de Harvard Universiteit, de Polytechnische Universiteit van Valencia in Spanje en het International Methaan Emissie Observatorium van de Verenigde Naties, die het vermogen van onderzoekers om lekken op te sporen snel hebben uitgebreid met behulp van een breed scala aan technieken. satellieten die oorspronkelijk niet zijn ontworpen om methaan te volgen.
De innovatieve techniek "toont het steeds snellere tempo waarin de detectie en kwantificering van de uitstoot van methaan plaatsvindt en, belangrijker nog, benadrukt het potentieel om bestaande technologie/satellieten te gebruiken die al zijn ingezet om de detectie en kwantificering te verbeteren en de temporele variabiliteit van methaanemissies aan te pakken", aldus Maria. -Olivia Torcea, analist bij BloombergNEF.
Hoewel satellieten die in een lage baan om de aarde draaien het grootste deel van de planeet kunnen bestrijken, kan de frequentie waarmee ze een bepaalde locatie passeren 24 uur of langer zijn. Omdat ze op veel lagere hoogten rondcirkelen, bieden hun sensoren doorgaans een hogere resolutie en kunnen ze veel kleinere lekken identificeren dan het GOES-systeem. Het verschil in frequentie van waarnemingen betekent echter dat wetenschappers doorgaans alleen de emissiecijfers kunnen schatten op basis van de instrumenten.
Er zijn ook beperkingen aan het GOES-systeem, dat dekking biedt voor Noord- en Zuid-Amerika en een deel van West-Afrika. De wetenschappers van Harvard werken ook samen met onderzoekers van ruimtevaartorganisaties in Europa en Japan om te zien of de techniek kan worden toegepast op de satellietmissies Meteosat Third Generation en Himawari 8.
Marc Watine Guiu was een gastmasterstudent aan Harvard toen hij vorig jaar de eerste methaanwaarneming deed met behulp van GOES en werkte samen met Varon en IMEO-wetenschapper Itziar Irakulis Loitxate aan een artikel dat in december werd gepubliceerd in PNAS beschrijft de aanpak. De wetenschappers kwantificeerden een methaanlek dat volgens hen afkomstig was uit de El Encino-La Laguna-pijpleiding die fossiel gas transporteert in Mexico.
Cruciaal is dat de doorbraak de inspanningen van de toezichthouders zou kunnen versterken om uitstoters van fossiele brandstoffen verantwoordelijk te houden voor enkele van de meest schadelijke en vermijdbare emissies ter wereld, die historisch gezien zelf door exploitanten zijn gerapporteerd.
"Een unieke mogelijkheid die we vanuit een geostationaire baan hebben, is het kwantificeren van de totale duur en de methaanmassa van zeer grote emissies", zegt Varon van Harvard. "Met deze technologie zou het mogelijk zijn om sectorrapporten over zeer grote methaanuitstoot te controleren."