地球温暖化の重大な原因であるメタン漏洩を検出することは、気候変動と闘い、温室効果ガス排出量を削減する上でますます重要になっています。研究者たちは、最先端の衛星技術の力を利用して、宇宙からの漏洩を監視しています。メタンは強力な温室効果ガスであり、二酸化炭素に次いで 2 番目に気候を温暖化させるガスです。 1 トンのメタンは大気中で約 10 年しか存続しませんが、1 世紀にわたって二酸化炭素 1 トンの 30 倍の熱を保持します。これは、メタンが地球温暖化に大きな影響を及ぼしていることを意味します。
コペルニクス センチネル 5P 衛星のトロポミ計測器は、地球規模のメタン濃度を毎日マッピングできる唯一の衛星計測器です。本日、オランダの宇宙研究所である SRON の研究者らは、機械学習を使用してセンチネル 5P データ内のメタン超放出プルームを自動的に検出する新しいアルゴリズムを発表しました。出典: ESA/SRON
しかし、ここに良いニュースがあります。メタンは二酸化炭素ほど長く残留しないため、比較的迅速に気候変動対策を講じる機会を私たちに与えてくれます。メタンの排出量を削減すれば、実際にはわずか 10 年で世界のメタン レベルが大幅に低下する可能性があります。これにより、温室効果の増大を軽減することができます。
この画像は、2021年7月26日にリビアの石油採掘現場の検出グループのコペルニクス・センチネル5Pによって検出されたメタンのスーパー放出プルームの1つを示しています。GHGSat衛星は、その地域でトロポミによって検出された目標を観測し、点灯していないフレアからの放出を検出しました。画像出典: ESA
さて、「スーパーエミッター」について話しましょう。メタン排出者は、湿地などの自然現象や農業などの人間活動を含むあらゆるメタンの発生源ですが、メタンスーパーエミッターは他の排出者と比べて不釣り合いに大量のメタンを放出します。
これらのスーパーエミッターは、石油やガスの操業、炭鉱、さらには埋め立て地などの産業施設でよく見られ、そこでは設備やインフラの問題が大規模なメタン漏洩につながる可能性があります。これらの排出源は、排出削減を目指す私たちの努力において「簡単に実現できる成果」です。これらのスーパーエミッターの修正には、複雑な解決策や高価な解決策は必要ありません。多くの場合、比較的簡単な修理で気候に大きなメリットをもたらすことができます。
しかし、私たちは課題に直面しています。まず、これらのスーパーエミッターを特定する必要があります。このようにして、私たちはターゲットにされ、気候変動との戦いで変化をもたらすことができます。
コペルニクス センチネル 5P 衛星に搭載されたトロポミ計測器は、地球規模のメタン濃度を毎日マッピングする唯一の衛星計測器です。
この衛星は、特に短波赤外線帯域で地球の大気を観察することによってメタンを測定します。これらのバンドはメタンの固有の指紋のようなもので、Sentinel-5P がメタンの存在を非常に正確に検出できるようになります。
この豊富なデータは、メタン排出による気候と環境への影響を理解し、対応する上で重要な役割を果たしており、気候変動との戦いにおいて不可欠なツールとなっています。
オランダの SRON 宇宙研究所の研究者は、機械学習を使用して Sentinel-5P データ内のメタン超放出プルームを自動的に検出する新しいアルゴリズムを発表しました。
また、測定された濃度と同時風速に基づいて、関連する排出量を自動的に計算します。
この画像は、2020年1月4日のアルジェリアでのメタン漏出の層状衛星観測を示しています。アルジェリアのハッシ・メッサウド石油/ガス田の近くで、オランダのSRON宇宙研究所の研究者が、6日間連続でメタンを放出している漏洩施設を発見しました。 2020 年 1 月 4 日、センチネル 5P はアルジェリア上空で北東 200 キロメートル以上に及ぶメタン プルームを検出しました。
研究チームはセンチネル 2 の画像を使用してメタン プルームの発生源を拡大し、油/ガス井としての漏洩の正確な位置を特定しました。一方、センチネル 3 では漏洩が 6 日間続いていることが示されました。画像ソース: SRON/JPL (データ: 修正されたコペルニクス センチネル データ (2020) が含まれており、ESA によって処理されました)
SRON の Berend Schuit 氏は次のように説明しています。「以前は、最大のエミッターを手動で特定していましたが、数百万のトロポミ ピクセルの中から検索するのは依然として困難でした。メタン プルームは、多くの場合、数ピクセルしかカバーしていませんでした。現在では、機械学習モデルから検出リストを毎日自動的に取得しています。検出結果に自信があることを確認するために、これらの検出結果を毎週手動でチェックしています。残りの数十のメタン プルームは、オンラインで公開しています。進行中の漏洩に関する情報は他のユーザーに渡します。」国連の国際メタン排出観測所はこの情報を使用して、責任ある企業や当局と協力して解決策を見つけます。」
共著者の一人であるSRONのブラム・マーサッカース氏は、「トロポミが毎週検出する数十のメタンプルームは、まさに地球温暖化と闘う一生に一度の機会を提供する。それが宇宙から見えるとしたら、それは深刻だ。今回、我々は今回初めて、これらの超放出の全容を明確に把握した。」と付け加えた。私たちの出版物では、2021 年に発見された 2,974 個のプルームについて説明しています。このうち 45% は石油・ガス施設からのものですが、都市部 (35%) や炭鉱 (20%) からのプルームも確認されました。私たちが検出した人為的排出が気候に及ぼす影響は、オランダの温室効果ガス総排出量よりもはるかに大きいです。多くの場合、こうした漏れは簡単に修正できます。」
この論文は本日 Atmospheric Chemistry and Physics に掲載され、ここで閲覧できます。
https://doi.org/10.5194/acp-23-9071-2023
メタン検出に対する 3 つのレベルのアプローチ
メタン放出の検出は通常、Copernicus Sentinel-5P に依存します。科学者たちが、コペルニクス センチネル 5P 衛星とセンチネル 2 衛星の機能を組み合わせたものなど、複数の衛星からのデータを組み合わせて宇宙からのメタン排出量を監視し始めたのはつい最近のことです。
これらのハイテク宇宙ベースのツールは連携して世界中のメタン排出量を監視および評価し、研究者がメタンの存在を検出するだけでなく、排出量を正確に特定して定量化できるようにします。
毎日地球をカバーしているセンチネル 5P は、高精度のメタン測定で知られており、地球上のどこにいてもメタン漏れを検出できます。ただし、問題があります。空間解像度は比較的低く、わずか 7 × 5.5 キロメートルです。これは、メタンの存在を特定することはできるが、その発生源を特定することはできないことを意味する。
一方、センチネル 2 衛星には、メタン濃度を観測するように設計されたものではないが、最大 20 メートルの解像度で主要なメタン漏洩 (1 時間あたり 1 トン以上放出される) の正確な位置を特定できるマルチバンド機器が装備されています。
では、センチネル 3 ミッションについてはどうでしょうか?衛星には、メタン濃度に敏感な短波赤外線帯域を観測できるマルチバンド放射計が装備されています。これらの衛星は、地上ピクセル解像度 500 メートルで毎日全世界をカバーします。
Remote Sensing of Environmental誌に掲載された最近の論文で、SRONの研究者らは、Sentinel-3衛星が短波赤外線帯域の測定からメタン増強値を取得できることを発見した。印象的なことに、場所や風の状態などの要因にもよりますが、毎日最大で少なくとも 1 時間あたり 10 トンのメタン漏洩を検出できました。これにより、メタン漏れを特定し監視する上で独自の立場に立つことができます。