Naukowcy z USA wykazali, że emisje metanu z morskich platform naftowych i gazowych można systematycznie mapować za pomocą metody teledetekcji opartej na błyskach słonecznych. Ich nowe podejście mogłoby pomóc w informowaniu o wysiłkach mających na celu ograniczenie uwalniania metanu i poprawę krajowych inwentaryzacji emisji.
Metan, potężny gaz cieplarniany, w znaczący sposób przyczynia się do zmiany klimatu. Poprzednie badania wykazały, że co najmniej 20% emisji metanu spowodowanej działalnością człowieka pochodzi z wydobycia ropy i gazu. Mogą one wynikać zarówno z normalnego działania, jak i nieprawidłowego działania lub wycieków.
Chociaż uwalnianie metanu z lądowych obiektów naftowych i gazowych jest dobrze zbadane, emisje z platform przybrzeżnych są słabo poznane, mimo że obiekty te odpowiadają za około 30% całkowitej produkcji ropy i gazu. Obecne szacunki emisji metanu są zwykle niewiarygodne i nie uwzględniają wypaczonych emisji, w przypadku których za dużą część emisji odpowiedzialna jest niewielka część sprzętu.
Wyzwania na morzu
Tymczasem badania obserwacyjne są trudne ze względu na odległe lokalizacje platform morskich. Łodzie często nie są w stanie zbliżyć się wystarczająco blisko platform i nie mają możliwości dokładnego wykrywania smug podwyższonych emisji. Samoloty wyposażone w analizatory gazu mogą wykrywać metan, ale zwykle nie są w stanie zlokalizować jego źródeł z wymaganą dokładnością. Samoloty i satelity wyposażone w spektrometry obrazujące oferują wyższą rozdzielczość przestrzenną, ale mają problemy z wykrywaniem gazów śladowych nad oceanem, ponieważ woda jest bardzo ciemną powierzchnią w pasmach absorpcji metanu.
Aby zaradzić tym niedociągnięciom, naukowiec zajmujący się atmosferą Alana Ayasse z Uniwersytetu w Arizonie oraz Carbon Mappers i współpracownicy wykazali potencjał metody teledetekcji, która polega na uchwyceniu błysku słońca na powierzchni wody. Zapewnia to wystarczającą ilość odbitego promieniowania, aby rozpoznać sygnał metanu.
„Uzyskujemy to poprzez przechylenie samolotu w odpowiednim czasie i miejscu, tak aby kąt czujnika – zamontowanego na samolocie – był taki sam jak kąt Słońca i był w jednej linii z celem” – wyjaśnia Ayasse.
Studia w Luizjanie
W 2021 r. zespół wykorzystał tę technikę do analizy w czasie emisji z ponad 150 przybrzeżnych, płytkich odwiertów ropy i gazu oraz platform wydobywczych w Zatoce Meksykańskiej u wybrzeży Luizjany. Badaniem objęto około 8% wszystkich tego typu obiektów w regionie.
Naukowcy nie tylko wykazali skuteczność metody błysku słońca w zdalnym wykrywaniu uwalniania metanu, ale byli także w stanie wykazać, że emisje z platform wiertniczych wydają się ogólnie zarówno wyższe w stosunku do produkcji, jak i trwalsze niż te z platform wiertniczych. lądowych złóż ropy i gazu. Co więcej, zespół zauważył, że emisje były bardzo zniekształcone, a większość pochodziła ze zbiorników magazynowych i wysięgników wentylacyjnych.
Prace te stanowią duży krok w kierunku pełnego monitorowania operacyjnego produkcji na morzu na dużych obszarach na całym świecie
Alana Ayasse
„Chociaż wcześniej miało miejsce kilka jednorazowych eksperymentalnych wykryć metanu nad oceanem, prace te stanowią duży krok w kierunku operacyjnego monitorowania na pełną skalę produkcji morskiej na dużych obszarach świata” – wyjaśnia Ayasse. Jej zdaniem zdolność ta jest niezbędna do informowania o wysiłkach na rzecz redukcji emisji. Naukowcy zwracają na przykład uwagę, że normalne działanie ciśnieniowego zaworu bezpieczeństwa może być odpowiedzialne za sporadyczne emisje metanu ze zbiornika magazynowego, ale bardziej trwałe uwalnianie może wskazywać, że zawór się zaciął i wymaga naprawy.
„W ramach programów pilotażowych w Kalifornii wykazaliśmy, że udostępnianie danych dotyczących metanu o wysokiej rozdzielczości lądowym operatorom ropy i gazu może bezpośrednio prowadzić do dobrowolnych działań w zakresie naprawy wycieków”, mówi Ayasse. „Długoterminowe łagodzenie wymaga wielu aktorów i wielu ruchomych części, ale posiadanie dobrych danych jest podstawą tego wszystkiego”.
Rozmieszczenie satelitów
Fizyk atmosferyczny Debra Wunch z Uniwersytetu w Toronto, który nie był zaangażowany w badanie, twierdzi, że badanie dostarcza dalszych dowodów na to, że aby osiągnąć postęp w ograniczaniu emisji metanu, należy weryfikować i monitorować zgłaszane emisje. „Wykorzystanie pomiarów błysków nad wodą umożliwi nam wykorzystanie satelitów metanu nowej generacji do uwzględnienia w monitorowaniu atmosfery wydobycia ropy i gazu na morzu, co wcześniej było trudnym do monitorowania źródłem emisji”.
Grant Allena, fizyk atmosfery z Uniwersytetu w Manchesterze, mówi: „Badanie potwierdza ustalenia z poprzednich projektów terenowych opartych na pomiarach, które konsekwentnie wykazały, że niewielka liczba obiektów (na lądzie i na morzu) zazwyczaj odpowiada za zdecydowaną większość emisji metanu – tak zwane obiekty superemiterowe. Często przyczyną tego może być zła praktyka operacyjna lub potencjalnie niezidentyfikowane lub niepożądane odpowietrzanie (tzw. emisja niezorganizowana). Identyfikacja superemisji w ten sposób może pomóc w ustaleniu szybkich interwencji, aby zapobiec dalszym emisjom i doprowadzić do bardziej ukierunkowanej polityki i regulacji w zakresie emisji”.
Dokładne zapasy
Allen zwraca również uwagę, że bezpośredni pomiar emisji metanu może pomóc nam zidentyfikować błędy w krajowych wykazach emisji gazów cieplarnianych i szacunkach emisji zgłaszanych przez operatorów. To pierwsze jest ważne, ponieważ pozwala na pociąganie rządów do odpowiedzialności za cele w zakresie redukcji emisji klimatycznych i umożliwia nam dokładne modelowanie trajektorii emisji i zmian klimatycznych. Podsumowuje: „Badania oparte na pomiarach, takie jak to, pomagają w utrzymywaniu jak najbardziej rzetelnych inwentaryzacji emisji”.
Walka z odbijaniem bydła: pomiar emisji metanu przez krowy
Po zakończeniu wstępnych badań naukowcy zamierzają teraz powrócić do Zatoki Meksykańskiej, aby zbadać większą populację infrastruktury morskiej w celu poprawy oceny wskaźników utraty metanu w regionie. Obejmuje to platformy głębinowe, których produkcja różni się od ich odpowiedników płytkowodnych.
„Nie możemy się również doczekać wystrzelenia pierwszych dwóch satelitów Carbon Mapper w 2023 r.” – dodaje Ayasse. Wyjaśnia, że „mają one na celu zapewnienie pełniejszego i bardziej odpornego globalnego monitorowania emisji metanu z głównych morskich obszarów wydobycia ropy i gazu, które w przeciwnym razie pozostałyby w dużej mierze niewidoczne”.
Badanie opisano w Środowiskowe Research Letters.
