Metan-emissioner fra offshore olie- og gasplatforme kan systematisk kortlægges ved hjælp af en solglimt-baseret fjernmålingsmetode, har forskere fra USA vist. Deres nye tilgang kunne hjælpe med at informere indsatsen for at reducere metanudslip og forbedre de nationale emissionsopgørelser.
En stærk drivhusgas, metan er en væsentlig bidragyder til klimaændringer. Tidligere forskning har fastslået, at mindst 20 % af menneskets relaterede metan-emissioner kommer fra olie- og gasproduktion. Disse kan stamme både fra normal drift og funktionsfejl eller utætheder.
Mens metanudslip fra olie- og gasanlæg på land er grundigt undersøgt, er emissioner fra offshoreplatforme dårligt forstået, på trods af at disse anlæg bidrager til omkring 30 % af al olie- og gasproduktion. Nuværende estimater af metan-emissioner har en tendens til at være upålidelige - og de tager ikke højde for skæve emissioner, hvor en lille del af udstyret er ansvarlig for en stor del af emissionerne.
Offshore udfordringer
Observationsstudier er i mellemtiden vanskelige i betragtning af de fjerntliggende placeringer af offshore platforme. Både er ofte ikke i stand til at komme tæt nok på platforme og mangler evnen til nøjagtigt at detektere forhøjede emissioner. Fly udstyret med gasanalysatorer kan detektere metan, men har en tendens til at være ude af stand til at lokalisere kilder med den nødvendige nøjagtighed. Fly og satellitter bevæbnet med billedspektrometre tilbyder højere rumlig opløsning - men de kæmper med sporgasdetektion over havet, fordi vand er en meget mørk overflade i metanabsorptionsbåndene.
For at løse disse mangler atmosfærisk videnskabsmand Alana Ayasse fra University of Arizona og Carbon Mappers og kolleger har demonstreret potentialet i en fjernmålingsmetode, der virker ved at fange solens glimt på vandoverfladen. Dette giver tilstrækkelig reflekteret udstråling til at skelne et metansignal.
"Vi opnår dette ved at vende flyet på det rigtige tidspunkt og sted, så vinklen på sensoren - monteret på flyet - er i samme vinkel som Solen og er på linje med målet," forklarer Ayasse.
Louisiana undersøgelse
I 2021 brugte holdet denne teknik til over tid at analysere emissionerne fra mere end 150 offshore olie-/gasbrønde på lavt vand og produktionsplatforme i den Mexicanske Golf ud for Louisianas kyst. Undersøgelsen dækkede omkring 8 % af alle sådanne faciliteter i regionen.
Forskerne påviste ikke alene effekten af solglimt-metoden til fjerndetektion af metanudslip, men de var også i stand til at afsløre, at emissionerne fra offshore-platformene generelt ser ud til at være både højere i forhold til produktionen og mere vedvarende end dem fra offshore-platformene. olie- og gasbassiner på land. Desuden var emissionerne meget skæve, bemærkede holdet, hvor de fleste stammede fra lagertanke og udluftningsbomme.
Dette arbejde er et stort skridt mod fuldskala operationel overvågning af offshore-produktioner over store områder globalt
Alana Ayasse
"Selvom der tidligere har været et par engangseksperimentelle påvisninger af metan over havet, er dette arbejde et stort skridt mod fuldskala operationel overvågning af offshore-produktioner over store områder globalt," forklarer Ayasse. Denne kapacitet, siger hun, er afgørende for at informere om emissionsreduktionsbestræbelser. Forskerne peger for eksempel på, at den normale drift af en overtryksventil kan være ansvarlig for intermitterende metan-emissioner fra en lagertank - men en mere vedvarende frigivelse kan være tegn på, at en ventil sidder fast og skal repareres.
"Vi har demonstreret med pilotprogrammer i Californien, at deling af metandata i høj opløsning med olie- og gasoperatører på land direkte kan føre til frivillig lækagereparation," siger Ayasse. "Langsigtet afbødning kræver mange aktører og mange bevægelige dele, men at have gode data er grundlæggende for det hele."
Satellitindsættelse
Atmosfærisk fysiker Debra Wunch fra University of Toronto, som ikke var involveret i undersøgelsen, siger, at forskningen giver yderligere bevis for, at rapporterede emissioner skal verificeres og overvåges for at gøre fremskridt med at reducere metanudslip. "Brug af glimtmålinger over vand vil give os mulighed for at bruge den næste generation af metansatellitter til at inkludere offshore olie- og gasproduktion i vores atmosfæriske overvågning, en tidligere vanskelig kilde til emissioner at overvåge."
Giv Allen, siger en atmosfærisk fysiker ved University of Manchester: "Undersøgelsen bekræfter resultaterne af tidligere målingsledede feltprojekter, som konsekvent har fundet ud af, at et lille antal faciliteter (onshore og offshore) typisk tegner sig for det store flertal af metan-emissioner - såkaldte super-emitteranlæg. Ofte kan årsagerne til dette skyldes dårlig operationel praksis eller en potentielt uidentificeret eller uønsket udluftning (kaldet flygtig emission). At identificere superemittere på denne måde kan hjælpe med at målrette hurtige indgreb for at forhindre yderligere emissioner og føre til mere målrettet emissionspolitik og regulering."
Nøjagtige opgørelser
Allen påpeger også, at direkte måling af metan-emissioner kan hjælpe os med at identificere fejl i nationale drivhusgasemissionsopgørelser og operatørrapporterede emissionsestimater. Førstnævnte er vigtig for at holde regeringer ansvarlige for reduktionsmål for klimaemissioner og give os mulighed for nøjagtigt at modellere emissions- og klimaændringsforløb. Han konkluderer: "Målingsledede undersøgelser som denne hjælper med at holde vores emissionsopgørelser så ærlige som muligt".
Bekæmpelse af bøvsen fra kvæg: måling af metan-emissioner fra køer
Med deres indledende undersøgelse afsluttet, søger forskerne nu at vende tilbage til Den Mexicanske Golf for at undersøge en større befolkning af offshore-infrastruktur for at forbedre vurderinger af metantabsrater i regionen. Dette omfatter dybvandsplatforme, hvis produktion er forskellig fra deres modstykker på lavt vand.
"Vi ser også frem til at opsende de to første Carbon Mapper-satellitter i 2023," tilføjer Ayasse. Disse, forklarer hun, "er designet til at give mere fuldstændig og modstandsdygtig global overvågning af metanemissioner fra store offshore olie- og gasproduktionsområder, som ellers forbliver stort set usynlige".
Undersøgelsen er beskrevet i Environmental Research Letters.
