أظهر باحثون من الولايات المتحدة أن انبعاثات الميثان من منصات النفط والغاز البحرية يمكن رسمها بشكل منهجي باستخدام طريقة الاستشعار عن بعد القائمة على بريق الشمس. يمكن أن يساعد نهجهم الجديد في إثراء الجهود المبذولة للحد من إطلاق غاز الميثان وتحسين قوائم الجرد الوطنية للانبعاثات.
يعتبر الميثان أحد غازات الدفيئة القوية ، وهو مساهم كبير في تغير المناخ. أثبتت الأبحاث السابقة أن ما لا يقل عن 20٪ من انبعاثات الميثان ذات الصلة بالبشر ناتجة عن إنتاج النفط والغاز. يمكن أن تنجم هذه عن كل من العمليات العادية والأعطال أو التسريبات.
في حين أن انبعاثات الميثان من منشآت النفط والغاز البرية تمت دراستها جيدًا ، فإن الانبعاثات من المنصات البحرية غير مفهومة جيدًا ، على الرغم من أن هذه المرافق تساهم في حوالي 30 ٪ من إجمالي إنتاج النفط والغاز. تميل التقديرات الحالية لانبعاثات الميثان إلى أن تكون غير موثوقة - وتفشل في حساب الانبعاثات المنحرفة حيث يكون جزء صغير من المعدات مسؤولاً عن نسبة كبيرة من الانبعاثات.
التحديات البحرية
وفي الوقت نفسه ، يصعب إجراء دراسات الرصد نظرًا للمواقع النائية للمنصات البحرية. غالبًا ما تكون القوارب غير قادرة على الاقتراب بدرجة كافية من المنصات وتفتقر إلى القدرة على الكشف الدقيق عن أعمدة الانبعاثات المرتفعة. يمكن للطائرات المجهزة بأجهزة تحليل الغاز اكتشاف غاز الميثان ولكنها تميل إلى عدم القدرة على تحديد المصادر بالدقة المطلوبة. توفر الطائرات والأقمار الصناعية المجهزة بمقاييس طيف التصوير دقة مكانية أعلى - لكنها تكافح مع اكتشاف الغازات النزرة فوق المحيط لأن الماء سطح مظلم جدًا في نطاقات امتصاص الميثان.
لمعالجة هذه النواقص عالم الغلاف الجوي Alana Ayasse من جامعة أريزونا وزملاؤها من Carbon Mappers أظهروا إمكانات طريقة الاستشعار عن بعد التي تعمل من خلال التقاط بريق الشمس على سطح الماء. يوفر هذا إشعاعًا منعكسًا كافيًا لتمييز إشارة الميثان.
يوضح أياس: "نحقق ذلك من خلال ضبط الطائرة في الوقت والمكان المناسبين ، بحيث تكون زاوية المستشعر - المركب على الطائرة - في نفس زاوية الشمس وتتوافق مع الهدف".
دراسة لويزيانا
في عام 2021 ، استخدم الفريق هذه التقنية لتحليل الانبعاثات بمرور الوقت من أكثر من 150 بئرًا للنفط والغاز في المياه الضحلة ومنصات الإنتاج في خليج المكسيك ، قبالة سواحل لويزيانا. غطى المسح حوالي 8٪ من جميع هذه المرافق في المنطقة.
لم يكتفِ الباحثون بإثبات فعالية طريقة لمعان الشمس للكشف عن إطلاق غاز الميثان عن بُعد ، ولكنهم تمكنوا أيضًا من الكشف عن أن الانبعاثات من المنصات البحرية تبدو بشكل عام أعلى بالنسبة للإنتاج وأكثر ثباتًا من تلك المنبعثة من المنصات البحرية. أحواض النفط والغاز البرية. علاوة على ذلك ، لاحظ الفريق أن الانبعاثات كانت شديدة الانحراف ، ومعظمها مشتق من صهاريج التخزين وأذرع التهوية.
يعد هذا العمل خطوة كبيرة نحو المراقبة التشغيلية الشاملة للإنتاجات البحرية على مناطق واسعة على مستوى العالم
الانا اياس
يوضح أياس: "على الرغم من وجود عدد قليل من الاكتشافات التجريبية السابقة لمرة واحدة لغاز الميثان فوق المحيط ، إلا أن هذا العمل يعد خطوة كبيرة نحو مراقبة تشغيلية واسعة النطاق للإنتاج البحري في مناطق واسعة على مستوى العالم". هذه القدرة ، كما تقول ، حيوية لتنوير جهود الحد من الانبعاثات. على سبيل المثال ، يشير الباحثون إلى أن التشغيل العادي لصمام تنفيس الضغط يمكن أن يكون مسؤولاً عن انبعاثات الميثان المتقطعة من صهريج التخزين - ولكن يمكن أن يشير الإطلاق المستمر إلى أن الصمام عالق ويحتاج إلى الإصلاح.
يقول أياس: "لقد أثبتنا من خلال برامج تجريبية في كاليفورنيا أن مشاركة بيانات الميثان عالية الدقة مع مشغلي النفط والغاز البرية يمكن أن تؤدي بشكل مباشر إلى إجراء طوعي لإصلاح التسرب". "يتطلب التخفيف طويل المدى العديد من الجهات الفاعلة والعديد من الأجزاء المتحركة ، ولكن وجود بيانات جيدة أمر أساسي لكل ذلك."
نشر الأقمار الصناعية
فيزيائي الغلاف الجوي ديبرا ونش من جامعة تورنتو ، الذي لم يشارك في الدراسة ، يقول إن البحث يقدم دليلًا إضافيًا على أنه من أجل إحراز تقدم في تقليل انبعاثات الميثان ، يجب التحقق من الانبعاثات المبلغ عنها ومراقبتها. "سيسمح لنا استخدام قياسات اللمعان فوق الماء باستخدام الجيل التالي من أقمار الميثان الصناعية لتضمين إنتاج النفط والغاز البحري في مراقبة الغلاف الجوي لدينا ، وهو مصدر للانبعاثات كان يصعب في السابق مراقبته".
جرانت ألينيقول عالم فيزياء الغلاف الجوي في جامعة مانشستر: "تؤكد الدراسة نتائج المشروعات الميدانية السابقة التي يقودها القياس ، والتي وجدت باستمرار أن عددًا صغيرًا من المرافق (البرية والبحرية) تمثل عادةً الغالبية العظمى من انبعاثات الميثان - ما يسمى بمرافق الباعث الفائق. في كثير من الأحيان ، قد تكون أسباب ذلك بسبب الممارسات التشغيلية السيئة ، أو بعض التنفيس الذي يحتمل أن يكون مجهول الهوية أو غير مرغوب فيه (يسمى الانبعاث الهارب). يمكن أن يساعد تحديد الباعثات الفائقة بهذه الطريقة في استهداف التدخلات السريعة لمنع المزيد من الانبعاثات ويؤدي إلى سياسة وتنظيم انبعاثات أكثر استهدافًا ".
قوائم جرد دقيقة
يشير ألين أيضًا إلى أن القياس المباشر لانبعاثات الميثان يمكن أن يساعدنا في تحديد الأخطاء في قوائم الجرد الوطنية لانبعاثات غازات الاحتباس الحراري وتقديرات الانبعاثات التي أبلغ عنها المشغل. الأول مهم لمساءلة الحكومات عن أهداف الحد من انبعاثات المناخ والسماح لنا بنمذجة مسارات الانبعاثات وتغير المناخ بدقة. ويخلص إلى أن "الدراسات التي يقودها القياس مثل هذا تساعد في الحفاظ على صدق قوائم الانبعاثات لدينا قدر الإمكان".
تجشؤ الأبقار: قياس انبعاثات الميثان من الأبقار
مع اكتمال دراستهم الأولية ، يتطلع الباحثون الآن إلى العودة إلى خليج المكسيك لمسح عدد أكبر من السكان من البنية التحتية البحرية من أجل تحسين تقييمات معدلات فقدان الميثان في المنطقة. ويشمل ذلك منصات المياه العميقة ، التي يختلف إنتاجها عن مثيلاتها في المياه الضحلة.
ويضيف أياس: "نتطلع أيضًا إلى إطلاق أول قمرين صناعيين Carbon Mapper في عام 2023". وتوضح أن هذه "مصممة لتوفير مراقبة عالمية أكثر اكتمالًا ومقاومة لانبعاثات غاز الميثان من مناطق إنتاج النفط والغاز البحرية الرئيسية التي تظل غير مرئية إلى حد كبير".
تم وصف الدراسة في خطابات البحوث البيئية.
