You are currently viewing Mapowanie emisji metanu w Kalifornii

Mapowanie emisji metanu w Kalifornii

Mapping Methane Emissions in California

Wykorzystując precyzyjne instrumenty oraz nowe narzędzia do mapowania i uczenia maszynowego, zespół badawczy zidentyfikował źródła gazów cieplarnianych.

W październiku 2016 roku samolot wyposażony w NASA Airborne Visible Infrared Imaging Spectrometer-Next-Generation (AVIRIS-NG) instrument wykrył wiele piór metanu pochodzących z wysypiska Sunshine Canyon w pobliżu Santa Clarita w Kalifornii. Pióropusze były na tyle duże, że naukowcy z Jet Propulsion Laboratory (JPL) powiadomili o tym operatorów obiektów i lokalne organy ścigania. Był to ważny krok w procesie lepszego rozliczania lokalnych emisji gazu.

Metan jest krótkotrwałym, ale potężnym gazem cieplarnianym, który jest odpowiedzialny za około 20 procent globalnego ocieplenia od czasu rewolucji przemysłowej. Krowy mleczne i bydło mięsne produkują metan przez jelita i uwalniają go w bekaniu. Ich obornik wytwarza również metan, a przechowywany w lagunach obornikowych może być głównym źródłem emisji. Produkcja ropy naftowej i gazu ziemnego uwalnia metan z ziemi, a infrastruktura do jego przechowywania i transportu może przeciekać. A składowiska są źródłem metanu, gdy materiały organiczne są rozkładane przez bakterie w warunkach beztlenowych.

Stan Kalifornia zamierza zredukować takie emisje metanu, starając się do końca tej dekady zredukować do 40 procent poniżej poziomu z 2013 roku. Aby jednak zredukować emisje, państwo musi lepiej radzić sobie ze źródłami.

Kalifornijska Rada ds. Zasobów Powietrza (CARB) — agencja stanowa, która nadzoruje wysiłki na rzecz kontroli zanieczyszczenia powietrza — tradycyjnie szacuje emisje gazów cieplarnianych, inwentaryzując znane rodzaje emisji. Jednak takie podejście może przeoczyć wycieki lub inne emisje niezorganizowane, więc pracownicy CARB zainteresowali się pomiarami emisji z powietrza, aby poprawić rozliczanie gazów cieplarnianych i wskazać możliwości ograniczenia emisji.

Powyższe obrazy pokazują pomiary metanu wykonane przez instrument AVIRIS-NG podczas lotów w październiku 2016 i 2017 roku nad Santa Clarita w Kalifornii. Emisje metanu ze składowiska Sunshine Canyon są przedstawione w postaci gradientu od żółtego do czerwonego, przy czym kolor czerwony oznacza najwyższe stężenia. Zdjęcie po prawej przedstawia zmniejszenie stężenia metanu po wprowadzeniu modernizacji składowisk.

Loty były częścią California Metanne Survey, trwającego projektu mapowania źródeł emisji metanu w całym stanie. Ale zanim jakiekolwiek loty wystartowały, klimatolog Francesca Hopkins z University of California, Riverside i Riley Duren z JPL (obecnie na University of Arizona) postanowili zmapować wszystkie potencjalne źródła metanu w całym stanie, aby lepiej skoncentrować się na ograniczonych czas lotu i priorytetowe obserwacje.

Zdecydowali się zastosować podejście oparte na GIS, asymilując wiele publicznie dostępnych zbiorów danych geoprzestrzennych, aby opracować mapę, która może pomóc im szybko dopasować smugi metanu do prawdopodobnych źródeł. Zespół badawczy podzielił potencjalną infrastrukturę emitującą metan w Kalifornii na trzy sektory: energetykę, rolnictwo i odpady. Zbiór danych, nazwany Źródła emisji metanu (Vista-CA), zawiera ponad 900 000 wpisów i jest dostępny w NASA Oak Ridge National Laboratory Distributed Active Archive Center (ORNL DAAC).

Od sierpnia 2016 r. do listopada 2017 r. zespół JPL latał samolotem wyposażonym w instrument AVIRIS-NG na ponad 22 000 mil kwadratowych stanu. „Obecnie nie ma systemu obserwacji metanu, który mógłby skutecznie badać całą powierzchnię lądu w wysokiej rozdzielczości” – powiedział Duren. „Musieliśmy skupić się na obszarach o wysokim priorytecie”. Trasy lotów zaplanowano tak, aby obejmowały co najmniej 60 procent infrastruktury punktowego źródła metanu w Kalifornii.

Aby przyspieszyć analizę danych, Duren i współpracownicy wykorzystali techniki uczenia maszynowego (takie jak sieci neuronowe), aby automatycznie identyfikować pióropusze wykryte podczas lotów. Równolegle, studentka Talha Rafiq z UC Riverside opracowała algorytm przypisywania obserwacji dymu metanu do najbardziej prawdopodobnego źródła Vista-CA. Technologie te pozwoliły zespołowi w ciągu kilku tygodni podzielić się swoimi odkryciami z operatorami obiektów i organami regulacyjnymi w Kalifornii, aby ostrzec ich o niezorganizowanych emisjach metanu i przyspieszyć rekultywację.

Przebadano ponad 272 000 poszczególnych obiektów i elementów wyposażenia. Spośród tych miejsc emisje z mniej niż 0,2 procent tej infrastruktury były odpowiedzialne za co najmniej jedną trzecią zapasów metanu w Kalifornii. Składowiska odpadów i kompostownie odpowiadały za 41 procent zmierzonych emisji. Duren, Hopkins i inni opublikowali swoje odkrycia w Nature w 2019 roku.

W przypadku Sunshine Canyon operator składowiska potwierdził emisje metanu i ustalił, że są one spowodowane problemami z pokryciem powierzchni i systemami wychwytywania gazu. W ciągu następnego roku operator wprowadził szereg zmian, które radykalnie ograniczyły emisje. Kolejne wiadukty z AVIRIS-NG potwierdziły redukcję metanu. Ustalenia te zostały udokumentowane przez

Read More…