A hulladéklerakókból, olajmezőkről, földgázvezetékekből és más helyekről származó metánszivárgások megfékezése az egyik leghatásosabb eszközünk a globális felmelegedés gyors lelassítására. Új műholdak támogatják ezt a sürgető küldetést azzal, hogy az űrből bemérik ennek az erős üvegházhatású gáznak a kibocsátóit.

A Carbon Mapper, egy amerikai köz- és magánszféra közötti partnerség által 2023-ban indítandó metánérzékelő műhold számítógépes ábrázolása. CARBON MAPPER / PLANET

A veszély szemmel láthatatlan volt: több tonna metán gomolygott az ég felé, amelyet a Szibérián átívelő földgázvezetékek fújtak ki. A múltban az orosz kőolajipari műveletek által tavaly kibocsátott, erős üvegházhatású gázok talán észrevétlenek maradtak volna. De egy új, nagy teljesítményű képalkotó technológiával felfegyverkezve egy metánvadász műhold kiszimatolta a kibocsátást, és a forrásukig követte.

A gyorsan fejlődő technológiának köszönhetően a műholdak egyre növekvő flottája most már arra törekszik, hogy az ilyen szivárgások űrből történő azonosításával segítsen elzárni a metán szivárgásokat. A küldetés kritikus jelentőségű, mivel a közelmúltban számos jelentés egyre sürgetőbb felhívást intéz a metánkibocsátás csökkentésére.

Bár a metán rövidebb élettartamú és mennyiségileg kevesebb, mint a szén-dioxid, viszont sokkal erősebb a hő megkötésében, így a globális felmelegedésre gyakorolt hatása rövid távon több mint 80-szor nagyobb. A világ metánkibocsátásának mintegy 60%-a emberi tevékenységből származik – ennek nagy része a mezőgazdaságból, a hulladékártalmatlanításból és a fosszilis tüzelőanyag-termelésből. Az Environmental Defense Fund becslése szerint az ember által okozott metán felelős a mai globális felmelegedés legalább 25%-áért. Az ENSZ Környezetvédelmi Programja által készített új globális metánfelmérés hangsúlyozza, hogy e kibocsátások megfékezése a legjobb remény a felmelegedés gyors megfékezésére.

“Ez a leghatásosabb eszközünk a felmelegedés és az éghajlatváltozással járó összes hatás csökkentésére a következő 30 évben” – mondja Drew Shindell, a Duke Egyetem földtudományi professzora és az ENSZ-jelentés vezető szerzője. A tudósok hangsúlyozzák, hogy mind a szén-dioxid, mind a metán jelentős csökkentése kulcsfontosságú a szélsőséges éghajlatváltozás elhárításához. “Ez nem helyettesíti a CO₂ csökkentését, hanem kiegészíti azt” – mondja Shindell.

A világjárvány ellenére 2020-ban a légköri metánkoncentráció az eddig feljegyzett legnagyobb egyéves ugrás volt.

Az ENSZ értékelése szerint az emberi tevékenységek által évente kibocsátott mintegy 380 millió tonna metán közel fele csökkenthető lenne ebben az évtizedben a rendelkezésre álló és nagyrészt költséghatékony módszerekkel. Ezáltal a 2040-es évekre közel 0,3 Celsius-fokos felmelegedést lehetne megakadályozni, és értékes időt lehetne nyerni arra, hogy más üvegházhatású gázok kibocsátását ellenőrzés alá vonjuk. Az ENSZ jelentése szerint a legkönnyebben a szivárgó csővezetékek javításával, a szándékos kibocsátások – például a fúrótornyokból származó nem kívánt gázok kiszellőztetésének – leállításával, valamint az olaj- és gáziparban hozott egyéb intézkedésekkel lehet eredményt elérni. A hulladéklerakókban rothadó anyagokból származó füstök felfogása és a kérődző állatok gázos böfögésének elfojtása szintén segíthet.

Egyelőre azonban a tendencia az ellenkező irányba mutat: A NOAA éves üvegházhatásúgáz-indexe szerint a Föld légkörében a metánkoncentráció az elmúlt fél évtizedben megugrott. És a világjárvány ellenére 2020-ban volt a legnagyobb egyéves ugrás a feljegyzések szerint. A közelmúltbeli kiugrás okai nem tisztázottak, de lehetnek a földgáz-frakkolás, a metántermelő mikrobák megnövekedett kibocsátása, amelyet a hőmérséklet emelkedése serkent, vagy az emberi és a természeti erők kombinációja.

A szakértők szerint mindez aláhúzza annak szükségességét, hogy felkutassunk és elzárjunk minden olyan szivárgást vagy forrást, amely ellenőrizhető. A kibocsátások nyomon követése a forrásukig azonban nem könnyű feladat. A kibocsátások gyakran időszakosak, és könnyen el lehet téveszteni őket. A földi érzékelők képesek a szivárgások észlelésére helyi területeken, de lefedettségük korlátozott. A repülőgépes és drónos felmérések időigényesek és költségesek, és a világ nagy részén korlátozott a légi hozzáférés.

Itt jön a képbe a műholdak kifinomult flottája – néhányat nemrég indítottak, néhányat hamarosan telepítenek.

Műholdfelvételen egy orosz gázvezeték (balra) látható, és kiemeli a vezetékből kiáramló hatalmas mennyiségű metánt (jobbra) 2019. szeptember 6-án. KAYRROS ÉS MÓDOSÍTOTT KOPERNIKUSZ ADATOK, 2019.

A nemzeti űrügynökségek és magáncégek által az elmúlt öt év során felbocsátott műholdak csoportja nagymértékben javította a képet arról, hogy honnan hová szivárog a metán. Az elkövetkező néhány évben újabb műholdas projektek indulnak – köztük a Carbon Mapper, egy kaliforniai köz- és magánszféra közötti partnerség, valamint a MethaneSAT, az Environmental Defense Fund leányvállalata -, amelyek segítenek majd kitölteni a képet eddig soha nem látott hatótávolsággal és részletességgel. Szakértők szerint ezek az erőfeszítések nemcsak a szivárgások felderítésében, hanem a szabályozás kidolgozásában és a végrehajtás irányításában is kulcsfontosságúak lesznek – mindkettő nagyon hiányzik.

“Nem lehet enyhíteni azt, amit nem tudunk mérni” – mondja Cassandra Ely, a MethaneSAT igazgatója.

A korábbi műholdak, például a Japan Aerospace Exploration 2009-ben indított GOSAT műholdja, képesek voltak a metán észlelésére, de felbontásuk nem volt elég jó ahhoz, hogy konkrét forrásokat azonosítsanak.

A műholdas technológia azonban mostanában gyorsan fejlődik, növelve az érzékelők felbontását, csökkentve a méretet, és számos élvonalbeli képességgel gazdagodva. A világűrben lévő új, nagy teljesítményű szemek közé tartozik az Európai Űrügynökség Sentinel 5P (2017-ben indult), az Olasz Űrügynökség PRISMA (2019-ben indult), valamint a kanadai GHGSat magáncég által üzemeltetett rendszerek (2016-ban, 2020-ban és 2021-ben indított műholdakkal). Az olyan vállalatok, mint a francia Kayrros, mesterséges intelligenciát használnak a műholdas képalkotás feljavítására, amelyet légi és földi adatokkal párosítanak, hogy részletes metánjelentéseket készítsenek.

Az elmúlt évben a metánvadász műholdak számos aggasztó felfedezést tettek. Többek között: A világjárvány ellenére az oroszországi olaj- és gázipari tevékenységekből származó metánkibocsátás 2020-ban 32%-kal nőtt. A műholdak jelentős kibocsátásokat figyeltek meg a türkmenisztáni gázvezetékekből, egy bangladesi hulladéklerakóból, egy kanadai földgázmezőből és az amerikai Appalache-medencei szénbányákból is.

Kayrros szerint egy adott időpontban körülbelül 100 nagy volumenű metánszivárgás van a világon, valamint kisebb szivárgások tömkelege, amelyek jelentősen növelik az összmennyiséget.

Az Európai Űrügynökség szerint a globális kibocsátók világméretű megcélzása az űrből “fontos új eszközt jelent az éghajlatváltozás elleni küzdelemben”.

A Carbon Mapper most egy olyan eszközt fejleszt, amely ígérete szerint az eddigi legérzékenyebb és legpontosabb eszköz lesz a pontforrások felderítésére. A projekt célja, hogy 2023-ban két műholdat indítson útnak, majd végül egy akár 20 műholdból álló konstellációvá bővüljön, amely szinte állandó metán- és szén-dioxid-figyelést biztosít majd a világ minden táján. A projektben részt vesz a Nasa Jet Propulsion Laboratory, a Kaliforniai Légierő Bizottság, a Planet műholdas magánvállalat, valamint egyetemek és nonprofit szervezetek, a finanszírozást pedig olyan jelentős magánadományozók biztosítják, mint a Bloomberg Philanthropies.

A kezdeményezést a jelenlegi globális megfigyelési hiányosságok adják, mondja Riley Duren, az Arizonai Egyetem távérzékeléssel foglalkozó tudósa és a Carbon Mapper vezérigazgatója. “Nincs egyetlen olyan szervezet sem, amely rendelkezik a szükséges megbízatással, erőforrásokkal és intézményi kultúrával ahhoz, hogy az üvegházhatású gázok operatív megfigyelési rendszerét létrehozza” – mondja Duren. “Legalábbis nem abban az időkeretben, amire szükségünk van.” Duren a Carbon Mapper-t az amerikai Nemzeti Időjárási Szolgálathoz hasonlítja, mivel az üvegházhatású gázok rutinszerű, folyamatos megfigyelésével “alapvető közszolgáltatást” fog nyújtani.

Duren szerint a projekt fő célja a szuperkibocsátók megtalálása. Ő és kollégái egy korábbi tanulmányt végeztek Kaliforniában az olaj- és gázipari műveletek, hulladéklerakók, szennyvízkezelés és mezőgazdaság metánérzékelő repülőgépes felmérései révén, amelyből kiderült, hogy az állam metánkibocsátásának közel fele az infrastruktúra kevesebb mint 1%-ából származik. A felmérés során a hulladéklerakók termelték az állam teljes kibocsátásának legnagyobb részét, ezt követte a mezőgazdaság, majd az olaj- és gázipar.

A felmérés rámutatott arra, hogy “ezt fel kell mérni és globálisan működőképessé kell tenni azáltal, hogy az űrbe megyünk” – mondja Duren. Az orbitális űreszközök a Jet Propulsion Laboratory által tervezett “hiperspektrális” spektrométereket fognak használni, amelyek a projekt honlapja szerint “páratlan érzékenységet, felbontást és sokoldalúságot” biztosítanak. A mini hűtőszekrény méretű műholdak képesek lesznek 30 méteres pontossággal megcélozni a kibocsátást, ami elég pontos ahhoz, hogy azonosítani lehessen a szivárgó berendezést.

A kibocsátások észlelésekor a Planet, egy San Franciscó-i székhelyű magán műhold-üzemeltető, amely a Carbon Mapper műholdakat építi és kezeli, 24 órán belül értesíti a gyorsriasztási szolgáltatás előfizetőit.

Jorn Herner, a testület kibocsátás-ellenőrzési programjának vezetője szerint a műholdak szélesebb körű és gyakoribb lefedettséggel fogják javítani a Kaliforniai Légierő-felügyelet monitoringját. Elmondása szerint a megfigyelés jelenleg negyedévente egyszer történik. Amikor a Carbon Mapper műholdak teljes konstellációja bevetésre kerül, ez a szám közel napi rendszerességűvé válik. “Sokkal jobban tudjuk majd kezelni, hogy mi történik [és] mikor” – mondja Herner – “és gyorsabban tudunk majd reagálni a szivárgásokra”.

A keringő vadászokhoz csatlakozik a MethaneSAT műhold is, amely szélesebb területeket – akár 200 km-es (124 mérföldes) sávot – fog pásztázni, bár alacsonyabb, 100 méteres (330 láb) felbontással. Ez a program egy speciális algoritmust használ, amely a műholdas adatokból fluxusszámokat generál. “Így ahelyett, hogy csak egy képet vagy pillanatfelvételt kapnánk, valójában inkább egy filmet kapunk” – mondja Ely, a MethaneSAT igazgatója. Szerinte ez az első alkalom a műholdas érzékelésben, és nagy segítség a szél által fújt gázfelhők forrásáig való visszavezetéséhez.

A MethaneSAT a globális olaj- és gáziparra fog összpontosítani, és célja, hogy elég érzékeny legyen ahhoz, hogy felfedje a kibocsátások nagy részét kitevő kis metánkibocsátások sokaságát, mondja Ely. Az eredményeket az iparági szereplők, a szabályozó hatóságok, a befektetők és a nyilvánosság számára közel valós időben teszik majd elérhetővé. Az adatok – mondja – segítenek majd “rangsorolni, hogy a kibocsátáscsökkentés és a mérséklés szempontjából mi a legcélravezetőbb”.

Miközben a világ egyre jobban képes levadászni a metánkibocsátókat, a szükséges globális politikák még nincsenek meg.

A metánkibocsátás visszaszorításának jelenlegi megközelítése nagyrészt az olaj- és gázipar önkéntes intézkedésein múlik. Az ENSZ-jelentés vezető szerzője, Shindell és mások szerint a műholdak segíthetnek ebben, mivel azonosítják azokat a szivárgásokat, amelyek leállítása pénzt takarít meg vagy pénzt hoz a vállalatoknak. “Ha a metánt ahelyett, hogy hagynánk, hogy a légkörbe kerüljön, felfogjuk, akkor valami nagyon hasznosat kapunk” – mondja Shindell. “Tehát van egy szép pénzügyi ösztönző, hogy ne pazaroljuk el.” Ha azonban a gázárak nem elég magasak, az üzemeltetők úgy érezhetik, hogy nem éri meg a kiadásokat és a fáradságot az elszabaduló kibocsátások felkutatása, megfékezése és hasznosítása. “Az erősebb szabályozás kulcsfontosságú” – mondja Shindell.

A metán globális havi átlagos légköri koncentrációja. NOAA

A metánkibocsátásra vonatkozó szabályozás ma a helyi és nemzeti intézkedések sokasága, és kevés olyan nemzetközi megállapodás van, amely konkrét célokat határoz meg – mutat rá az ENSZ-jelentés. Az Egyesült Államokban az állami politikák a meglehetősen szigorú szabályozástól kezdve egyes államokban, például Kaliforniában és Coloradóban, a Texasban és más államokban tapasztalható csekély mértékű végrehajtásig terjednek.  Az amerikai szenátus nemrégiben lépett fel az olaj- és gáziparra vonatkozó metánkibocsátási szabályok visszaállítása érdekében, amelyeket a Trump-kormányzat hatályon kívül helyezett; a kongresszus várhatóan még ebben a hónapban szavaz erről az intézkedésről. Egy márciusban benyújtott szenátusi törvényjavaslat díjat vetne ki az iparág metánkibocsátására. Az Egyesült Államok Környezetvédelmi Hivatala pedig nemrég adott ki egy tervet a hulladéklerakókból származó metán és más légszennyező anyagok kibocsátásának korlátozására.

Az Európai Unió eközben jelenleg az energiaszektorból származó kibocsátásokra vonatkozó új szabályozásokon dolgozik. Más nagy kibocsátók, mint például Oroszország, a Nemzetközi Energiaügynökség elemzése szerint azonban szinte semmilyen metánkorlátozó politika nincs érvényben. Az ENSZ novemberi éghajlat-változási konferenciája, a COP26 előtt a Nemzetközi Energiafórum ebben a hónapban indította el a metánmérési módszertani projektet, amely a tagországok számára hozzáférést biztosít a Sentinel 5P műhold adataihoz, valamint a Kayrros elemzéseihez, hogy jobban megismerjék az energiaipar kibocsátását.

A tudósok szerint a műholdakból származó adatok hasznos politikai eszközt jelenthetnek ahhoz, hogy az országokat rákényszerítsék a kibocsátás visszaszorítására. Az orosz csővezetékek szivárgásainak pontos mérései például lehetővé tennék az EU számára, amely az orosz olaj és gáz egyik fő vásárlója, hogy a termelésből és szállításból származó kibocsátások alapján határvámokat szabjon ki. A jobb nyomon követés segíthetné a részvényesek és a bíróságok által a közelmúltban tett lépéseket is, amelyek arra kényszerítik a nagy fosszilis tüzelőanyag-vállalatokat, hogy csökkentsék üvegházhatású gázkibocsátásukat.

Bármilyen intézkedések lépjenek is életbe, a politikai döntéshozóknak és a szabályozóknak szükségük lesz a világűrben lévő szemekre, hogy nyomon követhessék, hogy ezek a szabályok működnek-e, és hogy kiszűrhessék a szabályszegőket és ösztönözhessék a változást.

Ahogy a Carbon Mapper Duren fogalmaz: “A láthatatlan dolgok láthatóvá tételének számos haszna van”.

Forrás: YaleEnvironment360 | CHERYL KATZ • 2021 június 15.