تظهر الدراسات الاستقصائية الأخيرة المحمولة جواً والأقمار الصناعية أن كميات من غاز الميثان، وهو أحد الغازات الدفيئة القوية، يتم إطلاقها من مدافن النفايات وعمليات النفط والغاز في جميع أنحاء العالم بكميات أكبر بكثير مما تدركه الحكومات. وهذه مشكلة بالنسبة للمناخ وكذلك لصحة الإنسان. ولهذا السبب أيضًا قامت حكومة الولايات المتحدة بتشديد اللوائح المتعلقة بتسربات غاز الميثان والتنفيس المسرف، وكان آخرها من آبار النفط والغاز في الأراضي العامة.
والخبر السار هو أنه يمكن إصلاح العديد من هذه التسريبات، إذا تم اكتشافها بسرعة.
رايلي دورين، عالمة أبحاث في جامعة أريزونا ومهندس وعالم سابق في وكالة ناسا، تقود منظمة Carbon Mapper، وهي منظمة غير ربحية تخطط لإنشاء كوكبة من الأقمار الصناعية لمراقبة غاز الميثان. سيتم إطلاق أول قمر صناعي لها، وهو شراكة مع مختبر الدفع النفاث التابع لناسا وشركة بلانيت لابز لتصوير الأرض، في عام 2024.
وأوضح دورين كيف تعمل الأقمار الصناعية الجديدة على تغيير قدرة الشركات والحكومات على اكتشاف تسرب غاز الميثان وإيقافه وتجنب إهدار منتج قيم.
لماذا تثير انبعاثات الميثان مثل هذا القلق؟
والميثان هو ثاني أكثر الملوثات المسببة للاحتباس الحراري شيوعا بعد ثاني أكسيد الكربون. ولا يبقى في الغلاف الجوي لفترة طويلة – فقط حوالي عقد من الزمن مقارنة بقرون بالنسبة لثاني أكسيد الكربون – ولكنه يحمل تأثيرًا كبيرًا.
إن قدرة الميثان على تسخين الكوكب أكبر بنحو 30 مرة من قدرة ثاني أكسيد الكربون على مدى 100 عام، وأكثر من 80 مرة على مدى 20 عامًا. يمكنك التفكير في غاز الميثان باعتباره غطاءً فعالًا للغاية يحبس الحرارة في الغلاف الجوي، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة الكوكب.
ما يقلق العديد من المجتمعات هو أن الميثان يمثل أيضًا مشكلة صحية. وهو مقدمة للأوزون، الذي يمكن أن يؤدي إلى تفاقم الربو والتهاب الشعب الهوائية ومشاكل الرئة الأخرى. وفي بعض الحالات، تكون انبعاثات الميثان مصحوبة بملوثات ضارة أخرى، مثل البنزين، وهو مادة مسرطنة.
في العديد من حقول النفط والغاز، أقل من 80% من الغاز الذي يخرج من الأرض من الآبار عبارة عن غاز الميثان – والباقي يمكن أن يكون ملوثات هواء خطيرة لا تريدها في أي مكان بالقرب من منزلك أو مدرستك. ومع ذلك، حتى وقت قريب، كان هناك القليل جدًا من المراقبة المباشرة للعثور على التسريبات وإيقافها.
لماذا تعتبر الأقمار الصناعية ضرورية لالتقاط تسرب الميثان؟
الميثان في شكله الطبيعي غير مرئي وعديم الرائحة. ربما لن تعرف بوجود عمود ضخم من غاز الميثان بجوارك إذا لم يكن لديك أدوات خاصة للكشف عنه.
لقد قامت الشركات تقليديا بحساب انبعاثات غاز الميثان باستخدام طريقة من القرن التاسع عشر تسمى المخزون. تحسب المخزونات الانبعاثات بناءً على الإنتاج المبلغ عنه في آبار النفط والغاز أو كمية النفايات التي تذهب إلى مكب النفايات، حيث تولد النفايات العضوية غاز الميثان أثناء تحللها. هناك مجال كبير للخطأ في هذه المحاسبة القائمة على الافتراضات؛ على سبيل المثال، لا يأخذ في الاعتبار التسريبات غير المعروفة أو التنفيس المستمر.
حتى وقت قريب، كانت أحدث التقنيات في اكتشاف التسرب من عمليات النفط والغاز تتطلب قيام فني بزيارة إلى منصة بئر كل 90 يومًا أو نحو ذلك باستخدام كاميرا محمولة تعمل بالأشعة تحت الحمراء أو محلل غاز. لكن التسرب الكبير يمكن أن يطلق كمية هائلة من الغاز على مدى عدة أيام وأسابيع أو قد يحدث في مواقع لا يمكن الوصول إليها بسهولة، مما يعني أن العديد من هذه ما يسمى بالبواعث الفائقة لا يتم اكتشافها.
ومن ناحية أخرى، تستطيع أقمار الاستشعار عن بعد والطائرات مسح مناطق واسعة بشكل روتيني بسرعة. يمكن لبعض الأقمار الصناعية الأحدث، بما في ذلك تلك التي نطلقها من خلال Carbon Mapper Coalition، تكبير المواقع الفردية بدقة عالية، حتى نتمكن من تحديد بواعث الميثان الفائقة في لوحة البئر المحددة أو محطة الضغط أو قسم من مكب النفايات .
يمكنك أن ترى مثالاً على قوة الاستشعار عن بعد في بحثنا الأخير في مجلة Science. قمنا بمسح 20% من مدافن النفايات المفتوحة في الولايات المتحدة باستخدام الطائرات، ووجدنا أن الانبعاثات في المتوسط كانت أعلى بنسبة 40% من الانبعاثات المبلغ عنها للحكومة الفيدرالية باستخدام المحاسبة القائمة على الافتراضات.
إذا تمكن العلماء من مراقبة المناطق بشكل متكرر ومستمر من الأقمار الصناعية، فيمكنهم الإبلاغ عن نشاط الباعث الفائق وإخطار المشغل بسرعة حتى يتمكن المشغل من العثور على المشكلة أثناء حدوثها وإصلاح أي تسرب.
كيف تكتشف الأقمار الصناعية غاز الميثان من الفضاء؟
تستخدم معظم الأقمار الصناعية القادرة على اكتشاف غاز الميثان شكلاً من أشكال التحليل الطيفي.
ترى الكاميرا النموذجية العالم بثلاثة ألوان – الأحمر والأخضر والأزرق. تم تطوير أجهزة قياس الطيف التصويري التي نستخدمها بواسطة مختبر الدفع النفاث التابع لناسا، وهي ترى العالم بما يقرب من 500 لون، بما في ذلك الأطوال الموجية التي تتجاوز الطيف المرئي إلى الأشعة تحت الحمراء، وهو أمر ضروري لاكتشاف وقياس الغازات الدفيئة.
تمتص الغازات الدفيئة مثل الميثان وثاني أكسيد الكربون الحرارة في الأطوال الموجية للأشعة تحت الحمراء، ولكل منها بصمات فريدة. تقوم تقنيتنا بتحليل ضوء الشمس المنعكس من سطح الأرض للكشف عن بصمات الميثان وثاني أكسيد الكربون الموجودة في الغلاف الجوي بالأشعة تحت الحمراء.
تختلف هذه العلامات عن جميع الغازات الأخرى، لذا يمكننا تصوير أعمدة الميثان وثاني أكسيد الكربون لتحديد أصول الباعثات الفائقة الفردية. بمجرد استخدام التحليل الطيفي لقياس كمية الغاز في عمود معين، يمكننا حساب معدل الانبعاثات باستخدام بيانات سرعة الرياح.
ما الذي يمكن أن تفعله الأقمار الصناعية الجديدة التي يخطط Carbon Mapper لإطلاقها ولم يفعلها الآخرون حتى الآن؟
يتمتع كل قمر صناعي بقدرات مختلفة ومتكاملة في كثير من الأحيان. يشبه قمر ميثان سات، الذي أطلقه صندوق الدفاع عن البيئة للتو في مارس 2024، عدسة واسعة الزاوية ستنتج صورة دقيقة وكاملة للغاية لانبعاثات غاز الميثان عبر المناظر الطبيعية الكبيرة. ستعمل أقمارنا الصناعية Carbon Mapper Coalition على استكمال MethaneSAT من خلال العمل كمجموعة من العدسات المقربة – سنكون قادرين على التكبير لتحديد بواعث الميثان الفردية، مثل تكبير طائر يعشش في شجرة.
من خلال العمل مع شركائنا في Planet Labs وNASA، نخطط لإطلاق أول قمر صناعي لتحالف Carbon Mapper Coalition في عام 2024، بهدف توسيع الكوكبة في السنوات القادمة لتوفير مراقبة يومية للميثان في المناطق ذات الأولوية العالية في جميع أنحاء العالم. على سبيل المثال، تشير التقديرات إلى أن نحو 90% من انبعاثات غاز الميثان الناجمة عن إنتاج واستخدام الوقود الأحفوري تأتي من 10% فقط من سطح الأرض. لذلك، نخطط لتركيز الأقمار الصناعية التابعة لتحالف Carbon Mapper على أحواض إنتاج النفط والغاز والفحم؛ المناطق الحضرية الكبرى التي بها مصافي التكرير ومحطات الصرف الصحي ومدافن النفايات؛ والمناطق الزراعية الكبرى.
كيف سيتم استخدام بيانات المراقبة الخاصة بك؟
نتوقع من خلال خبرتنا في مشاركة بيانات طائراتنا مع مشغلي المرافق والجهات التنظيمية أن يتم استخدام الكثير من بيانات الأقمار الصناعية المستقبلية لتوجيه جهود اكتشاف التسرب وإصلاحه.
العديد من شركات النفط والغاز ومشغلي مدافن النفايات وبعض المزارع الكبيرة التي لديها هاضمات الميثان متحمسون للعثور على التسريبات لأن الميثان في تلك الحالات له قيمة ويمكن احتجازه واستخدامه. لذلك، بالإضافة إلى التأثيرات المناخية والصحية، فإن تسرب غاز الميثان يعادل تنفيس الأرباح في الغلاف الجوي.
من خلال المراقبة الروتينية عبر الأقمار الصناعية، يمكننا إخطار مالكي ومشغلي المنشأة بسرعة حتى يتمكنوا من تشخيص أي مشكلات وإصلاحها، ويمكننا الاستمرار في مراقبة المواقع للتحقق من بقاء التسريبات ثابتة.
يمكن أن تساعد بياناتنا أيضًا في تحذير المجتمعات القريبة من المخاطر، وتثقيف الجمهور، وتوجيه جهود التنفيذ في الحالات التي لا تقوم فيها الشركات بإصلاح تسريباتها طوعًا. ومن خلال قياس الاتجاهات في الأحداث ذات الانبعاثات العالية لغاز الميثان بمرور الوقت وعبر الأحواض، يمكننا أيضًا المساهمة في التقييمات حول ما إذا كانت السياسات تحقق التأثير المقصود.
تم إعادة نشر هذا المقال من The Conversation، وهي منظمة إخبارية مستقلة غير ربحية تقدم لك حقائق وتحليلات جديرة بالثقة لمساعدتك على فهم عالمنا المعقد. كتب بواسطة: رايلي دورين، جامعة أريزونا
اقرأ أكثر:
رايلي دورين هو الرئيس التنفيذي لمنظمة Carbon Mapper غير الربحية. يتلقى برنامج Carbon Mapper تمويلًا من عدد من المنظمات الخيرية، بالإضافة إلى منح من الإدارة الوطنية للملاحة الجوية والفضاء ووكالة حماية البيئة الأمريكية.