Metanutsläpp från olje- och gasplattformar till havs kan systematiskt kartläggas med hjälp av en solglimtbaserad fjärranalysmetod, har forskare från USA visat. Deras nya tillvägagångssätt kan hjälpa till att informera ansträngningar för att minska metanutsläpp och förbättra nationella utsläppsinventeringar.
Metan är en kraftfull växthusgas och är en betydande bidragsgivare till klimatförändringarna. Tidigare forskning har fastställt att minst 20 % av mänskligt relaterade metanutsläpp kommer från olje- och gasproduktion. Dessa kan bero både på normal drift och funktionsfel eller läckor.
Även om metanutsläpp från olje- och gasanläggningar på land är väl studerade, är utsläppen från havsbaserade plattformar dåligt förstådda, trots att dessa anläggningar bidrar till cirka 30 % av all olje- och gasproduktion. Aktuella uppskattningar av metanutsläpp tenderar att vara opålitliga – och de tar inte hänsyn till skeva utsläpp där en liten del av utrustningen står för en stor del av utsläppen.
Offshore-utmaningar
Observationsstudier är samtidigt svåra med tanke på de avlägsna platserna för offshoreplattformar. Båtar kan ofta inte komma tillräckligt nära plattformar och saknar förmågan att noggrant upptäcka förhöjda utsläppsplymer. Flygplan utrustade med gasanalysatorer kan detektera metan men tenderar att inte kunna lokalisera källor med den noggrannhet som krävs. Flygplan och satelliter beväpnade med bildspektrometrar erbjuder högre rumslig upplösning – men de kämpar med spårgasdetektion över havet eftersom vatten är en mycket mörk yta i metanabsorptionsbanden.
För att ta itu med dessa brister atmosfärisk vetenskapsman Alana Ayasse från University of Arizona och Carbon Mappers och kollegor har visat potentialen hos en fjärravkänningsmetod som fungerar genom att fånga solens glimt på vattenytan. Detta ger tillräcklig reflekterad strålning för att urskilja en metansignal.
"Vi uppnår detta genom att placera flygplanet vid rätt tid och plats, så att vinkeln på sensorn - monterad på planet - är i samma vinkel som solen och är i linje med målet", förklarar Ayasse.
Louisiana studie
År 2021 använde teamet denna teknik för att över tid analysera utsläppen från mer än 150 olje-/gaskällor till havs, grunt vatten och produktionsplattformar i Mexikanska golfen, utanför Louisianas kust. Undersökningen omfattade cirka 8 % av alla sådana anläggningar i regionen.
Forskarna visade inte bara effekten av solglimtmetoden för fjärrdetektering av metanutsläpp, utan de kunde också avslöja att utsläppen från offshoreplattformarna generellt sett verkar vara både högre i förhållande till produktionen och mer långlivade än utsläppen från olje- och gasbassänger på land. Dessutom var utsläppen mycket skeva, noterade teamet, och de flesta härrörde från lagringstankar och ventilationsbommar.
Detta arbete är ett stort steg mot fullskalig operativ övervakning av offshoreproduktioner över stora områden globalt
Alana Ayasse
"Även om det har förekommit ett fåtal engångsexperimentella upptäckter av metan över havet, är detta arbete ett stort steg mot fullskalig operativ övervakning av offshoreproduktion över stora områden globalt", förklarar Ayasse. Denna kapacitet, säger hon, är avgörande för att informera om ansträngningar för att minska utsläppen. Forskarna påpekar till exempel att normal drift av en övertrycksventil kan vara ansvarig för intermittenta metanemissioner från en lagringstank – men ett mer ihållande utsläpp kan tyda på att en ventil har fastnat och behöver repareras.
"Vi har visat med pilotprogram i Kalifornien att delning av högupplöst metandata med olje- och gasoperatörer på land direkt kan leda till frivilliga läckagereparationsåtgärder", säger Ayasse. "Långsiktig begränsning kräver många aktörer och många rörliga delar, men att ha bra data är grundläggande för det hela."
Satellitutbyggnad
Atmosfärsfysiker Debra Wunch från University of Toronto, som inte var inblandad i studien, säger att forskningen ger ytterligare bevis för att rapporterade utsläpp måste verifieras och övervakas för att kunna göra framsteg med att minska metanutsläpp. "Att använda glimtmätningar över vatten kommer att tillåta oss att använda nästa generations metansatelliter för att inkludera offshore olje- och gasproduktion i vår atmosfäriska övervakning, en tidigare svår källa till utsläpp att övervaka."
Grant Allen, säger en atmosfärsfysiker vid University of Manchester, "Studien bekräftar resultaten från tidigare mätningsledda fältprojekt, som konsekvent har funnit att ett litet antal anläggningar (onshore och offshore) vanligtvis står för den stora majoriteten av metanutsläppen - så kallade superemitteranläggningar. Ofta kan orsakerna till detta bero på dålig operativ praxis, eller någon potentiellt oidentifierad eller oönskad ventilering (kallad flyktig utsläpp). Att identifiera superutsläppare på detta sätt kan hjälpa till att rikta in snabba insatser för att förhindra ytterligare utsläpp och leda till mer riktad utsläppspolicy och reglering.”
Noggranna inventeringar
Allen påpekar också att direkt mätning av metanutsläpp kan hjälpa oss att identifiera fel i nationella inventeringar av växthusgasutsläpp och operatörsrapporterade utsläppsuppskattningar. Det förra är viktigt för att hålla regeringar till svars för målen för minskning av klimatutsläppen och för att göra det möjligt för oss att korrekt modellera utsläpps- och klimatförändringsbanor. Han avslutar, "Mätningsledda studier som denna hjälper till att hålla våra utsläppsinventeringar så ärliga som möjligt".
Bekämpa rapningar från nötkreatur: mäta metanutsläpp från kor
När deras första studie är klar, vill forskarna nu återvända till Mexikanska golfen för att undersöka en större population av offshore-infrastruktur för att förbättra bedömningarna av metanförlusterna i regionen. Detta inkluderar djupvattenplattformar, vars produktion skiljer sig från deras motsvarigheter på grunt vatten.
"Vi ser också fram emot att skjuta upp de två första Carbon Mapper-satelliterna 2023," tillägger Ayasse. Dessa, förklarar hon, "är utformade för att ge mer komplett och motståndskraftig global övervakning av metanutsläpp från stora olje- och gasproduktionsområden till havs som annars förblir i stort sett osynliga".
Studien beskrivs i Miljökunskapsbrev.
