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Satelliti per mappare i super-emettitori di metano

I satelliti europei Sentinel sono stati impiegati per mappare i super-emettitori di metano ed in questo modo contribuire alle strategie per la riduzione dei gas serra.

Satelliti per mappare i super-emettitori di metano

Nel tentativo di affrontare il cambiamento climatico e ridurre le emissioni di gas serra, il rilevamento delle perdite di metano, un potente contributo al riscaldamento globale, è diventato sempre più vitale. I ricercatori stanno sfruttando le capacità della tecnologia satellitare all’avanguardia per monitorare dallo spazio queste perdite.

Mappare le “fughe” di metano

Il metano è un potente gas serra ed è il secondo maggior contributore al riscaldamento climatico dopo l’anidride carbonica.

Una tonnellata di metano, nonostante la sua durata di vita più breve di circa 10 anni nell’atmosfera, può trattenere una sorprendente quantità di calore 30 volte superiore rispetto a una tonnellata di anidride carbonica nel corso di un secolo. Ciò significa che quando si tratta di riscaldare il nostro pianeta, il metano gioca un ruolo importante.

Ma ecco la buona notizia: poiché il metano non rimane in giro quanto l’anidride carbonica, ci offre l’opportunità di intraprendere azioni climatiche relativamente rapide. Se riduciamo le emissioni di metano, possiamo effettivamente vedere una riduzione tangibile dei livelli globali di metano entro appena un decennio. Ciò, a sua volta, aiuta a mitigare l’aumento dell’effetto serra.

I super-emettitori

Parliamo ora dei “super-emettitori”. Mentre gli emettitori di metano si riferiscono a qualsiasi fonte di metano che va da processi naturali come le zone umide o attività umane come l’agricoltura, i super-emettitori di metano rilasciano una quantità sproporzionatamente grande di metano rispetto ad altri emettitori.

Questi si trovano tipicamente in strutture industriali, come operatori di petrolio e gas, miniere di carbone o anche discariche, che presentano problemi alle attrezzature o alle infrastrutture che portano a significative perdite di metano.

Questi super-emettitori sono l’obiettivo più a portata di mano del nostro tentativo di ridurre le emissioni. Riparare questi super-emettitori non richiede soluzioni complesse o costose. In molti casi, riparazioni relativamente semplici possono portare a significativi vantaggi climatici.

Tuttavia, c’è una sfida: dobbiamo prima identificare e mappare questi super-emettitori. In questo modo potremo indirizzare i nostri sforzi in modo efficace e iniziare a fare la differenza nella lotta contro il cambiamento climatico.

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Utilizzo del machine learning per il rilevamento del metano

Lo strumento Tropomi a bordo del satellite Copernicus Sentinel-5P è l’unico strumento satellitare che produce ogni giorno una mappa globale delle concentrazioni di metano.

Il satellite misura il metano osservando l’atmosfera terrestre e, nello specifico, le bande infrarosse a onde corte. Queste bande sono come impronte digitali uniche per il metano, consentendo a Sentinel-5P di rilevarne la presenza con notevole precisione e mappare le fonti.

Questa ricchezza di dati svolge un ruolo fondamentale nei nostri sforzi per comprendere e affrontare le conseguenze delle emissioni di metano sul clima e sull’ambiente, rendendola uno strumento indispensabile nella battaglia contro il cambiamento climatico.

I ricercatori dello SRON Netherlands Institute for Space Research hanno annunciato un nuovo algoritmo che rileva automaticamente i pennacchi di super-emettitori di metano nei dati Sentinel-5P utilizzando l’apprendimento automatico.

Inoltre calcola automaticamente le emissioni associate in base alle concentrazioni misurate e alle velocità del vento simultanee.

Berend Schuit di SRON spiega: “Prima identificavamo manualmente gli emettitori più grandi, ma rimane difficile cercare tra milioni di pixel Tropomi. Un pennacchio di metano spesso copre solo pochi pixel. Ora riceviamo automaticamente ogni giorno un elenco di rilevamenti dal modello di machine learning.

Li controlliamo manualmente ogni settimana per assicurarci di essere sicuri dei rilevamenti. Quello che resta, decine di pennacchi di metano ogni settimana, lo pubblichiamo online . Comunichiamo le perdite persistenti ad altri satelliti con una risoluzione più elevata in modo che possano identificare con precisione la fonte”.

emissioni di metano mappate da satellite
Fughe di metano sopra la Libia.

Queste informazioni vengono utilizzate dall’Osservatorio internazionale sulle emissioni di metano delle Nazioni Unite per trovare una soluzione insieme alle aziende o alle autorità responsabili.

Il coautore Bram Maasakkers, di SRON, ha aggiunto: “Le dozzine di pennacchi di metano che Tropomi rileva ogni settimana rappresentano davvero un’occasione d’oro nella lotta contro il riscaldamento globale”.

Se è visibile dallo spazio, è grave. Per la prima volta, ora abbiamo un buon quadro globale di questi super-emettitori. Nella nostra pubblicazione descriviamo i 2974 pennacchi che abbiamo trovato nel 2021; Il 45% proviene da impianti di petrolio e gas, ma vediamo anche pennacchi provenienti da aree urbane (35%) e miniere di carbone (20%).

Rileviamo emissioni prodotte dall’uomo con un impatto sul clima che è significativamente maggiore delle emissioni totali di gas serra dei Paesi Bassi. In molti casi, queste perdite sono facili da risolvere”.

È possibile accedere all’articolo, pubblicato recentemente su Atmospheric Chemistry and Physics , facendo clic qui .

Un approccio a tre livelli per il rilevamento del metano

In genere, il rilevamento delle emissioni di metano si basa su Copernicus Sentinel-5P. Fino a poco tempo fa, gli scienziati avevano solo iniziato a sfruttare la potenza della combinazione di dati provenienti da più satelliti per monitorare le emissioni di metano dallo spazio, includendo le capacità combinate dei satelliti Copernicus Sentinel-5P e Sentinel-2.

Questi strumenti spaziali ad alta tecnologia e l’uso dei Satelliti per mappare lavorano in tandem per monitorare e valutare le emissioni di metano su scala globale, consentendo ai ricercatori non solo di rilevare la presenza di metano ma anche di localizzare e quantificare accuratamente le emissioni.

Con una copertura globale giornaliera, Sentinel-5P è rinomato per le sue misurazioni di metano ad alta precisione ed è in grado di rilevare perdite di metano ovunque sulla Terra.

Tuttavia, c’è un problema. La risoluzione spaziale è relativamente grossolana, a 7×5,5 km. Ciò significa che può identificare la presenza di metano ma non individuarne la fonte con precisione.

I satelliti Sentinel-2 , invece, sono dotati di strumenti multibanda che non sono progettati per osservare le concentrazioni di metano ma possono identificare le posizioni precise delle maggiori perdite di metano (che emettono più di una tonnellata all’ora) con una notevole risoluzione di 20 M. Ma Sentinel-2 non dispone di una copertura globale giornaliera, quindi potrebbe perdere l’acquisizione di dati cruciali durante determinati periodi di emissione.

Ma che dire della missione Sentinel-3? I satelliti sono dotati di radiometri multibanda in grado di osservare le bande infrarosse a onde corte sensibili alle concentrazioni di metano. Questi satelliti offrono una copertura globale su base giornaliera e una risoluzione in pixel al suolo di 500 m.

In un recente articolo pubblicato su Remote Sensing of Environment, i ricercatori della SRON hanno scoperto che i satelliti Sentinel-3 possono recuperare miglioramenti del metano dalle misurazioni della banda infrarossa a onde corte. Sorprendentemente, è in grado di rilevare le più grandi perdite di metano di almeno 10 tonnellate all’ora, a seconda di fattori come la posizione e le condizioni del vento, ogni singolo giorno. Ciò lo pone in una posizione unica per identificare e monitorare le perdite di metano.

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Un approccio a tre livelli per il rilevamento del metano

Vicino al giacimento di petrolio/gas di Hassi Messaoud in Algeria, i ricercatori hanno utilizzato i Satelliti per mappare ed identificare un’emissione continua di metano da un impianto che perdeva per sei giorni. Il pennacchio di metano, rilevato da Sentinel-5P sopra l’Algeria il 4 gennaio 2020, si estendeva per oltre 200 km a nord-est.

Il team ha utilizzato un’immagine Sentinel-2 per ingrandire le origini dei pennacchi e ha individuato la posizione esatta della perdita come un pozzo di petrolio/gas, mentre Sentinel-3 ha mostrato che la perdita è continuata per sei giorni.

Analizzando queste perdite, sia Sentinel-2 che Sentinel-3 hanno fornito stime simili delle emissioni di metano, dimostrando l’utilità di Sentinel-3 nel quantificare le emissioni. La combinazione dei dati di questi due satelliti consente ai ricercatori di ingrandire con precisione, identificando, quantificando e monitorando le fonti di metano corrispondenti ai pennacchi osservati nelle scansioni globali di Sentinel-5P.

Sudhanshu Pandey, autore principale e ora scienziato presso il Jet Propulsion Laboratory della NASA, ha commentato: “Chi avrebbe mai pensato che potessimo utilizzare tre diverse missioni Sentinel in un approccio a più livelli per individuare prima i superemettitori di metano dallo spazio a livello globale con Tropomi su Sentinel-5P, quindi zoomando con Sentinel-3 e Sentinel-2 siamo in grado di identificare l’esatta fonte responsabile a livello di struttura. Questo è il tipo di informazioni di cui abbiamo bisogno per agire rapidamente”.

Nella lotta contro il cambiamento climatico, comprendere e mitigare le emissioni di metano sono di fondamentale importanza. Sentinel-3, con la sua combinazione unica di copertura globale quotidiana e rilevamento di metano ad alta risoluzione, emerge come una risorsa preziosa nell’arsenale di strumenti per rintracciare e affrontare queste fughe sfuggenti.

Man mano che la tecnologia avanza e la nostra comprensione si approfondisce, le osservazioni dallo spazio e l’uso dei satelliti per mappare svolgeranno un ruolo fondamentale nello sforzo globale per combattere il cambiamento climatico.

(Fonte: ESA)

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