在波羅的海發生異常地震干擾後，上週在丹麥和瑞典附近的水下北溪1號和2號天然氣管道中發現了幾個洩漏點。爆炸發生時，這兩條管道都沒有在運輸天然氣，但它們仍含有加壓的甲烷–天然氣的主要成分。當噴出來之後，海面上產生了廣泛的氣泡流。

由於無法解釋的氣體釋放對事件的環境影響提出了一個嚴重的問題，一套攜帶光學和雷達成像儀器的互補地球觀測衛星被要求對波羅的海的氣體洩漏氣泡進行定性。

雖然甲烷部分溶解於水後來作為二氧化碳釋放，沒有毒性，但它卻是我們大氣層中導致氣候變化的第二種最豐富的人為溫室氣體。

當加壓的氣體通過破損的管道洩漏並迅速向海面移動時，氣泡的大小隨著壓力的降低而增加。到達海面後，大氣泡擾亂了管道破裂位置上方的海面。從太空中可以從幾個方面看到海面上的氣體氣泡的特徵。

由於該地區持續的雲層覆蓋，從光學衛星獲取圖像被證明是非常困難的。由Pléiades Neo和Planet（都是ESA Third Party任務計劃的一部分）拍攝的高分辨率圖像顯示，干擾範圍在500至700米的海面上。

幾天后，隨著管道內氣體的排空，人們看到甲烷擾動的估計直徑明顯縮小。哥白尼哨兵2號和美國Landsat 8任務拍攝的圖像證實了這一點。

由於像這樣的干擾導致海面的“粗糙化”，這增加了合成孔徑雷達(SAR)儀器觀察到的反向散射，這些儀器對如此規模的海面變化極為敏感。這些儀器包括哥白尼哨兵-1和ICEYE星座上的儀器–第一個加入Copernicus Contributing任務艦隊的新空間公司。

ESA的海洋和冰雪科學家Craig Donlon說道：“主動微波雷達儀器的威力在於它們可以通過雲層在大範圍內以高空間分辨率監測冒泡甲烷的海洋表面特徵，克服了光學儀器的主要限制之一。這使我們能更全面地了解災難及其相關事件的時間。”

其中一個斷裂發生在丹麥博恩霍爾姆島的東南。9月24日哨兵一號的圖像顯示水面沒有受到干擾。然而9月28日晚間經過該地區的一顆ICEYE衛星獲得的圖像顯示，破裂處上方的海面出現了擾動。

所釋放的甲烷情況如何？

儘管光學衛星可以為我們提供水面上冒泡的甲烷的半徑，但它們提供的關於有多少甲烷被釋放到大氣中的信息卻很少。

監測水面上的甲烷是非常困難的，因為水吸收了大部分用於甲烷遙感的短波紅外波長的太陽光。這限制了到達傳感器的光量，因此，在高緯度地區測量海面上的甲烷濃度極為困難。

GHGSat是空間甲烷排放監測的領導者，也是ESA Third Party任務計劃的一部分，它的衛星任務則是使用其高分辨率（約25米）的衛星群測量北溪2號天然氣管道的洩漏。通過讓其衛星在更大的視角下獲得測量結果，GHGSat能夠瞄準太陽光在海面上反射最強的區域–被稱為“閃光點”。

9月30日，從其第一次甲烷濃度測量中得出的估計排放率為每小時79,000公斤–使其成為GHGSat從單一點源檢測到的最大甲烷洩漏。這個速度是非常高的，特別是考慮到這是在最初的破壞後的四天，並且這還只是管道中四個破裂點中的一個。

GHGSat歐洲總監Adina Gillespie說道：“可以預見的是，媒體和世界已經轉向太空來了解北溪工業災難的規模。在我們等待對原因的進一步調查時，GHGSat迅速做出反應並測量了每小時79,000公斤來自洩漏的甲烷。我們將繼續為北溪管道站點分配GHGSat衛星的任務，直到我們不再檢測到排放物。”

哥白尼哨兵-5P、Altius和Flex任務經理Claus Zehner提到：“除了GHGSat，哥白尼哨兵-2號衛星還提供了這次管道洩漏所排放的甲烷濃度測量，這突出了以協同方式使用公共資助和商業衛星的可行性。”

環境影響

雖然當時是關閉的，但北溪的兩根管子所含的氣體足以釋放30萬噸甲烷–是2015-16年幾個月內加州艾莉索峽谷洩漏量的兩倍多。

儘管它可能很大，但跟石油和天然氣行業每年排放的8000萬噸相比，北溪的釋放量顯得相形見絀。最新的釋放量約相當於全球一天半的甲烷排放量。

哨兵-5P衛星的甲烷觀測可以觀察到世界各地強點源的甲烷濃度增強的區域。衛星觀測是一個可以改善對排放強度估計的強大工具，其能力是跟踪它們如何隨時間變化。它們在探測以前未知的排放源方面也非常有用。

展望未來，即將到來的大氣哥白尼人為二氧化碳監測任務(CO2M)將攜帶一個近紅外光譜儀，從而以良好的空間分辨率測量大氣中的二氧化碳，不過也包括甲烷。這項任務將為歐盟提供一個獨特和獨立的信息來源以評估政策措施的有效性，另外還將跟踪其對歐洲去碳化和實現國家減排目標的影響。

ESA負責哥白尼大氣任務的科學家Yasjka Meijer評論道：“CO2M任務將提供全球覆蓋，並有一個特殊的水上模式，從而通過向太陽光點看來增加觀察到的輻射率，然而它同樣還會受到雲層的限制。”