国际视野|Sentinel-5P卫星与全球甲烷追踪器

Posted 2021-04-20 慧天地

点击图片上方蓝色字体“慧天地”即可订阅

转载本文需经【慧天地】许可。

（点击图片即可查看详细信息）

甲烷是大气中仅次于二氧化碳的第二大人为温室气体。尽管甲烷比二氧化碳受到的关注要少，但减少甲烷排放对于改善气候变化状况至关重要，这也就解释了为什么人们对利用太空传感器测量全球范围内不同区域的甲烷水平感兴趣。甲烷排放与化石燃料(即石油、天然气和煤炭)有关，同时它也可以从自然渗漏、水稻种植、垃圾填埋场和白蚁的微生物过程以及生物质燃烧中释放出来。

 

在了解全球甲烷排放水平方面，最新和最有希望的进展之一就是卫星的使用。如今，运行中的各种不同的卫星在帮助人们估算不同地理区域的甲烷浓度。卫星的主要优势在于，它们可以帮助人们迅速定位大型污染源。一旦发现泄漏事故或者甲烷含量异常的区域，通常可以相对迅速地识别并传达数据信息给当地的相关工作人员。以前，泄漏检测主要依靠使用手持式热像仪来识别排放源，而这种方法既缓慢又麻烦。卫星和其他空中测量方法（例如无人机或飞机）可以提供更快，更全面的视野。卫星还可以帮助我们更好地了解石油和天然气设施产生的甲烷的性质。甲烷浓度变化的数据可用于估计引起这种变化的排放源的排放速率。

 

哥白尼计划中的Sentinel-5P卫星的目标是提供空间观测数据，以支持空气质量的监测。它将提供臭氧、二氧化氮、甲烷、一氧化碳、甲醛、二氧化硫等空气污染物的测量数据。该卫星携带最先进的Tropomi仪器（对流层监测仪器），结合了SCIAMACHY，OMI和最先进的技术的优势，能够比以往任何时候都更准确地进行污染物的成像。

 

图1：Sentinel-5P

（图片来源：ESA）

 

国际能源署于去年启动了“甲烷追踪器(Methane Tracker)”项目，这个交互式的在线工具专注于石油和天然气所产生的排放，这一领域也是能够减少甲烷排放量最多且最具成本效益的领域。目前，Methane Tracker 已在2020年版中进行了全面更新和扩展，用户可以全面了解70多个国家/地区的排放量以及可以降低排放量的技术和措施。除了国际能源署的甲烷追踪项目之外，全球还在采用其他各种举措，以提高世界对石油和天然气行业甲烷排放量和性质的了解。甲烷跟踪器更新不仅包括国际能源署的最新估算，而且还首次包括了其他来源的可比数据。

 

全球领先的数据分析公司Kayrros使用欧空局哥白尼计划Sentinel-5P卫星的数据并结合机器学习方法，建立了一个探测和量化模型，追踪甲烷排放的源头，并对世界各地的能源和自然资源进行重点监测。除此之外，他们的甲烷追踪器还利用将于2020-2022年投入使用的新卫星，增加平台的覆盖范围和灵敏度。甲烷追踪器还可以整合来自地面和无人机传感器的专有数据源。这些技术的进展意味着甲烷含量现在可以在全球范围内的资产水平上进行检测和量化，这是努力减少人为排放的一个重大步骤性变化。Kayrros也向欧盟委员会及能源总局介绍了其方法和步骤。欧洲即将出台的减少甲烷排放战略将包括一种基于哥白尼计划和其他卫星数据的甲烷测量和量化方法，用于检测和验证。

图2：Kayrros检测到的异常甲烷浓度样本，分析时间为2019年。圆圈的大小和颜色表示探测到的羽流的大小和强度。颜色越红，甲烷的浓度就越高。

（图片来源：Kayrros分析数据后进行的可视化图像，其中包含修改后的哥白尼数据）

 

这些研究的成果是巨大的，除了监测全球甲烷水平外，它们还使能源部门和个别公司能够识别并解决其网络中的甲烷泄漏问题。研究表明，世界上任何时候都有大约100个高排放量的甲烷泄漏。这些排放中约有50％来自石油和天然气、煤炭开采及其他重工业活动的地区。各国政府和监管机构应注意到，获得此类详细排放数据将大大提高它们追究排放者责任的能力，并有可能扭转排放率不断上升的趋势。例如Kayrros分析师在2020年1月发现了来自阿尔及利亚三个不同石油和天然气设施的烟羽。这些烟羽是由每小时排放超过25吨甲烷的气源引起的。如此大规模的甲烷泄漏大致相当于750兆瓦燃煤电厂的二氧化碳排放量。

图3：2020年1月4日，Sentinel 5P在阿尔及利亚Hassi Messaoud附近观测到的甲烷羽流与Sonatrach的报道事件相吻合。红色矢量指示风向。

（图片来源：Kayrros，包含修改后的哥白尼数据）

 

卫星提供的数据和信息将继续提高全球研究人员对甲烷排放水平的认识。然而，卫星确实有一些局限性，例如现有卫星无法提供雪地、沼泽或近海地区的数据以及卫星通常只识别较大的排放源而无法捕获小规模的排放源等限制性问题。卫星识别的能力本身并不能解决甲烷排放所带来的挑战。解决这些问题需要公司维持减排标准，而决策者则要制定严格的法规。目前，行业和其他利益相关者都已经认识到，政策和法规可以在解决行动壁垒方面发挥关键作用。

（点击图片即可查看详细信息）

内容转载、商务活动、投稿等合作请联系

邮箱：[e-mail]

欢迎关注慧天地同名新浪微博：

ID：慧天地_geomaticser

往期精彩推荐

《慧天地》敬告

《慧天地》公众号聚焦国内外时空信息科技前沿、行业发展动态、跨界融合趋势，探索企业核心竞争力，传播测绘地理信息文化，为测绘、地信、遥感等相关专业的同学提供日常学习、考研就业一站式服务，旨在打造政产学研用精准对接的平台。

《慧天地》高度重视版权，对于原创、委托发布的稿件，会烦请作者、委托方亲自审核通过后才正式推发；对于来自网站、期刊、书籍、微博、微信公众号等媒介的稿件，会在作者栏或者文章开头显著标明出处，以表达对作者和推文引用平台版权的充分尊重和感谢；对于来源于网络作者不明的优质作品，转载时如出现侵权，请后台留言，我们会及时删除。感谢大家一直以来对《慧天地》的关注和支持！

——《慧天地》运营团队

编辑：马冉冉 审核：安有硕 杜一鸣 张雅轩

指导：万剑华教授