在應對氣候變遷和減少溫室氣體排放的過程中，探測甲烷外洩–全球暖化的一個重要因素–變得越來越重要。研究人員正在利用尖端衛星技術的能力，從太空監測這些洩漏。甲烷是一種強大的溫室氣體，是僅次於二氧化碳的第二大氣候暖化因子。儘管一噸甲烷在大氣中的壽命只有10 年左右，但在一個世紀的時間裡，它所保留的熱量卻是一噸二氧化碳的30 倍。這意味著，在使地球變暖方面，甲烷是一個強大的角色。

哥白尼哨兵-5P 號衛星上的Tropomi 儀器是唯一每天都能繪製全球甲烷濃度地圖的衛星儀器。今天，SRON 荷蘭太空研究所的研究人員公佈了一種新演算法，該演算法利用機器學習自動發現哨兵-5P 數據中的甲烷超級排放羽流。資料來源：歐空局/SRON但好消息是：由於甲烷不會像二氧化碳那樣長期存在，它為我們提供了一個相對迅速的氣候行動的機會。如果我們減少甲烷排放，我們實際上可以在短短十年內看到全球甲烷水平的顯著下降。這反過來又有助於緩解溫室效應的增強。本圖顯示的是哥白尼哨兵-5P 於2021 年7 月26 日在利比亞一個石油開採點的探測群中探測到的甲烷超級發射羽流之一。GHGSat 衛星根據該地區的Tropomi 探測到的目標進行觀測，發現了一個未點燃的照明彈的排放物。圖片來源：歐空局

現在，讓我們來談談”超級排放者”。甲烷排放者指的是任何甲烷來源，包括濕地等自然過程或農業等人類活動，但與其他排放者相比，甲烷超級排放者釋放的甲烷量大得不成比例。這些超級排放源通常出現在工業設施中，如石油和天然氣作業、煤礦，甚至垃圾掩埋場，這些設施的設備或基礎設施問題會導致大量甲烷外洩。這些排放源石我們尋求減排過程中的”低垂果實”。修復這些超級排放源並不需要複雜或昂貴的解決方案。在許多情況下，相對簡單的維修就能帶來顯著的氣候效益。然而，我們面臨一個挑戰：我們首先需要確定這些超級排放源。這樣，我們才能有的放矢，在應對氣候變遷的鬥爭中有所作為。哥白尼哨兵-5P 衛星上搭載的Tropomi 儀器是唯一每天繪製全球甲烷濃度地圖的衛星儀器。該衛星透過觀測地球大氣層，特別是短波紅外線波段來測量甲烷。這些波段就像甲烷的獨特指紋，使哨兵-5P 能夠非常精確地探測到甲烷的存在。這些豐富的數據在我們理解和應對甲烷排放對氣候和環境造成的後果方面發揮著至關重要的作用，使其成為應對氣候變遷的鬥爭中不可或缺的工具。荷蘭SRON 空間研究所的研究人員公佈了一種新演算法，該演算法利用機器學習自動發現哨兵-5P 數據中的甲烷超級排放羽流。它還能根據測量到的濃度和同期風速自動計算相關的排放量。此圖顯示了2020 年1 月4 日對阿爾及利亞甲烷洩漏的分層衛星觀測。在阿爾及利亞Hassi Messaoud 油田/氣田附近，荷蘭SRON 空間研究所的研究人員發現一個洩漏設施連續六天排放甲烷。2020 年1 月4 日，哨兵-5P 在阿爾及利亞上空探測到甲烷羽流，並向東北方向延伸了200 多公里。研究團隊利用哨兵-2 的圖像放大了甲烷羽流的源頭，並將洩漏的確切位置確定為一個油/氣井，而哨兵-3 則顯示洩漏持續了六天。圖片來源：SRON/JPL（資料：包含修改後的哥白尼哨兵資料（2020 年），由歐空局處理）SRON 的Berend Schuit 解釋說：”以前，我們手動識別最大的排放者，但要在數百萬個Tropomi 像素中進行搜索仍然很困難。甲烷羽流通常只覆蓋幾個像素。現在，我們每天都會從機器學習模型中自動獲取一份檢測清單。我們每週都會手動檢查這些檢測結果，以確保我們對檢測結果有信心。剩下的，每週幾十個甲烷羽流，我們都會在網上公佈。我們將持續洩漏的訊息傳遞給其他具有更高分辨率的衛星，以便它們能夠精確地確定洩漏源。聯合國國際甲烷排放觀測站利用這些訊息，與負責任的公司或當局一起尋找解決方案」。合著者之一、來自SRON 的Bram Maasakkers 補充說：”Tropomi 每週探測到的幾十個甲烷羽流確實為應對全球變暖提供了一個千載難逢的機會。如果它從太空中可見，那它就是嚴重的。現在，我們第一次清楚地了解了這些超級排放物的全貌。在我們的出版物中，我們描述了我們在2021 年發現的2974 個煙羽；其中45% 來自石油和天然氣設施，但我們也看到了來自城市地區（35%）和煤礦（20%）的煙羽。我們偵測到的人為排放物對氣候的影響遠大於荷蘭的溫室氣體排放總量。在許多情況下，這些洩漏是很容易解決的。”這篇論文發表在今日的《大氣化學與物理學》（Atmospheric Chemistry and Physics）上，可點擊此處查閱：https://doi.org/10.5194/acp-23-9071-2023甲烷檢測的三級方法甲烷排放的探測通常依賴哥白尼哨兵-5P。直到最近，科學家才開始利用多顆衛星的數據組合來監測來自太空的甲烷排放，其中包括哥白尼哨兵-5P 和哨兵-2 衛星的綜合能力。這些高科技天基工具協同工作，在全球範圍內監測和評估甲烷排放，使研究人員不僅能夠檢測甲烷的存在，還能準確定位和量化排放。哨兵-5P 每天覆蓋全球，以其高精度甲烷測量而聞名，可以探測到地球上任何地方的甲烷洩漏。不過，這也有一個問題。空間解析度相對較低，只有7×5.5 公里。這意味著它可以識別甲烷的存在，但無法精確定位其來源。另一方面，”哨兵-2″衛星配備了多波段儀器，這些儀器不是用來觀測甲烷濃度的，但可以識別主要甲烷洩漏點（每小時排放超過一噸）的精確位置，分辨率高達20 米。那麼哨兵-3 號任務又如何呢？這些衛星配備了多波段輻射計，可以觀測到對甲烷濃度敏感的短波紅外線波段。這些衛星每天覆蓋全球，地面像素解析度為500 公尺。在最近發表在《環境遙感》（Remote Sensing of Environment）上的一篇論文中，SRON 的研究人員發現，哨兵-3 衛星可以從其短波紅外線波段測量中獲得甲烷增強值。令人印象深刻的是，根據位置和風力條件等因素，它每天都能檢測到每小時至少10 噸的最大甲烷洩漏。這使它在識別和監測甲烷洩漏方面處於獨特的地位。