Wetenschap
AI-analyse van satellietbeelden laat zien dat de ineenstorting van de Sovjet-Unie in de jaren negentig de uitstoot van methaan verhoogde, ondanks de lagere olie- en gasproductie
De ineenstorting van de voormalige Sovjet-Unie in 1991 had wereldwijd sociale, politieke en economische gevolgen. Onder hen was een vermoedelijke rol bij het vertragen van door de mens gegenereerde methaanemissies. Methaan was tot ongeveer 1990 gestaag in de atmosfeer gestegen. Atmosferische wetenschappers theoretiseerden dat de economische ineenstorting in de voormalige USSR leidde tot minder olie- en gasproductie, en dus tot een vertraging van de stijging van de mondiale methaanniveaus, die sindsdien is hervat.
Maar nieuw onderzoek van de Universiteit van Washington maakt gebruik van vroege satellietgegevens om die veronderstelling te betwisten. De studie, gepubliceerd in de Proceedings of the National Academy of Sciences , constateert dat de methaanemissies in Turkmenistan, een voormalige Sovjetrepubliek en een grote olieproducent, feitelijk zijn toegenomen in de jaren na het uiteenvallen van de Sovjet-Unie.
"Methaan heeft raadselachtige trends die we niet echt begrijpen", zegt senior auteur Alex Turner, universitair docent atmosferische wetenschappen aan de UW. "Eén ding dat altijd fascinerend is geweest, is deze vertraging in 1992. We constateren dat de ineenstorting van de Sovjet-Unie, verrassend genoeg, lijkt te resulteren in een toename van de methaanemissies."
Koolstofdioxide is belangrijker dan methaan voor de opwarming van de aarde op de lange termijn, maar methaan speelt op de kortere termijn een belangrijke rol. Eén molecuul methaan heeft een groter vermogen om warmte vast te houden dan CO2 , en de halfwaardetijd in de atmosfeer bedraagt slechts tien jaar, wat betekent dat de niveaus ervan kunnen fluctueren.
De afgelopen jaren is de opkomst van methaan versneld tijdens de COVID-19-lockdowns. Uit eerder onderzoek van Turner bleek dat minder autorijden en dus minder voertuigemissies die reactieve stikstof (een luchtverontreinigende stof) bevatten waarschijnlijk een rol speelden, omdat vervuiling niet langer in staat was zich te combineren met methaanmoleculen om ze uit de atmosfeer te verwijderen.
De nieuwe studie onderzoekt een raadsel op de langere termijn:een abrupte vertraging van de stijging van de methaanconcentraties in de atmosfeer in 1992.
De bronnen van methaan kunnen moeilijk te ontwarren zijn, omdat ze zowel natuurlijke bronnen omvatten, zoals wetlands, als menselijke bronnen, zoals fossiele brandstoffen, stortplaatsen, de vertering van vee en mest. Ook kunnen er bij de winning van andere fossiele brandstoffen zakken methaangas vrijkomen. Methaan wordt soms zelfs verbrand of afgefakkeld, als dit niet het voornaamste doel van de verkenning is.
De nieuwe studie concentreerde zich op Turkmenistan, een Centraal-Aziatisch olieproducerend land waar uit economische gegevens blijkt dat de gasproductie tussen 1991 en 1998 met 85% daalde. Deze scherpe daling suggereert dat het een belangrijke rol heeft gespeeld in de algehele daling van de energieproductie in de regio. Het land heeft ook relatief weinig bosbedekking, waardoor het een goede kandidaat is voor satellietobservaties.
De auteurs gebruikten beelden van Turkmenistan, gemaakt door NASA's Landsat-5-satelliet, een van de eerste aardobservatiesatellieten. Eerste auteur Tai-Long He, een postdoctoraal onderzoeker in de atmosferische wetenschappen aan de UW, en co-auteur Ryan Boyd, een voormalig UW-student, identificeerden de methaanuitstoot in satellietbeelden en trainden vervolgens een AI-model om vergelijkbare methaanpluimen in de volledige gegevens te catalogiseren instellen.
"Ons vakgebied beschikt over veel datasets, maar we beschikken niet over zeer efficiënte tools om ze te analyseren", zei He. "Dit zal in de toekomst nog erger worden naarmate er meer satellieten worden gelanceerd, dus we hebben de hulp van AI nodig om ons begrip van atmosferische verschijnselen te verbeteren."
Hun techniek identificeerde 776 pluimen over een periode van 25 jaar van 1986 tot 2011. Uit analyse blijkt dat methaanpluimen in omvang toenamen en frequenter werden na 1991, toen economische gegevens voor Turkmenistan een afname van de gasproductie lieten zien. In sommige olie- en gasbekkens verschenen methaanpluimen in 80% tot 100% van de beelden bij heldere hemel tijdens de periode na de ineenstorting.
De auteurs speculeren dat de redenen onder meer een falende infrastructuur, defecte componenten, minder toezicht op olie- en gasbronnen en minder exportroutes kunnen zijn, wat leidde tot meer opzettelijke of onbedoelde ontgassing.
"Het jaar 1994 valt op als het jaar met de grootste methaanemissies", aldus Turner. “Dat is fascinerend, want dat is het jaar waarin Rusland weigerde toe te staan dat Turkmenistan gas door zijn pijpleidingen naar de Europese markten pompte. We denken dus dat de gasproductie nog steeds redelijk hoog was, maar ze konden hun gas aan niemand verkopen, wat resulteerde in meer methaanafvoer. aan de atmosfeer."
De auteurs vermoeden dat de rest van de voormalige Sovjetrepublieken vergelijkbare trends zullen vertonen als Turkmenistan, maar kunnen dat nog niet met zekerheid zeggen.
"Meer in het algemeen roept dit de vraag op wat de oorzaak was van de vertraging van de methaanuitstoot in de jaren negentig", aldus Turner. "Dat weet ik eigenlijk niet. Maar toen we met dit werk begonnen, verwachtte ik de hypothese te bevestigen. Het was dus een behoorlijk verrassende bevinding."
De andere co-auteur is Daniel Varon, een onderzoekswetenschapper aan de Harvard University. Boyd is nu een afgestudeerde student aan de Princeton University.