La detección de fugas de metano, un importante contribuyente al calentamiento global, es cada vez más importante en la lucha contra el cambio climático y la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero. Los investigadores están aprovechando el poder de la tecnología satelital de vanguardia para monitorear estas fugas desde el espacio. El metano es un potente gas de efecto invernadero y el segundo gas más cálido del clima después del dióxido de carbono. Aunque una tonelada de metano sólo dura unos 10 años en la atmósfera, durante un siglo retiene 30 veces más calor que una tonelada de dióxido de carbono. Esto significa que el metano es un actor poderoso en el calentamiento del planeta.


El instrumento Tropomi en el satélite Copernicus Sentinel-5P es el único instrumento satelital que mapea diariamente las concentraciones globales de metano. Hoy, investigadores de SRON, el instituto de investigación espacial de los Países Bajos, dieron a conocer un nuevo algoritmo que utiliza el aprendizaje automático para descubrir automáticamente columnas de superemisiones de metano en los datos de Sentinel-5P. Fuente: ESA/SRON

Pero aquí está la buena noticia: como el metano no permanece tanto tiempo como el dióxido de carbono, nos brinda la oportunidad de tomar medidas climáticas relativamente rápidas. Si reducimos las emisiones de metano, podríamos ver una disminución significativa en los niveles globales de metano en solo una década. Esto a su vez ayuda a mitigar el aumento del efecto invernadero.


Esta imagen muestra una de las súper columnas de emisiones de metano detectadas por Copernicus Sentinel-5P en un grupo de detección en un sitio de extracción de petróleo en Libia el 26 de julio de 2021. El satélite GHGSat, al observar objetivos detectados por Tropomi en el área, detectó emisiones de una llamarada apagada. Fuente de la imagen: ESA

Ahora hablemos de "superemisores". Los emisores de metano son cualquier fuente de metano, incluidos procesos naturales como los humedales o actividades humanas como la agricultura, pero los súper emisores de metano liberan cantidades desproporcionadamente grandes de metano en comparación con otros emisores.

Estos superemisores se encuentran a menudo en instalaciones industriales, como operaciones de petróleo y gas, minas de carbón e incluso vertederos, donde los problemas de equipos o infraestructura pueden provocar grandes fugas de metano. Estas fuentes de emisión son la "fruta madura" en nuestra búsqueda por reducir las emisiones. Reparar estos súper emisores no requiere soluciones complejas o costosas. En muchos casos, reparaciones relativamente simples pueden generar importantes beneficios climáticos.

Sin embargo, nos enfrentamos a un desafío: primero debemos identificar estos superemisores. De esta manera, podemos ser el objetivo y marcar la diferencia en la lucha contra el cambio climático.

El instrumento Tropomi a bordo del satélite Copernicus Sentinel-5P es el único instrumento satelital que mapea diariamente las concentraciones globales de metano.

El satélite mide el metano observando la atmósfera terrestre, concretamente en la banda infrarroja de onda corta. Estas bandas son como una huella digital única del metano, lo que permite a Sentinel-5P detectar la presencia de metano con gran precisión.

Estos ricos datos desempeñan un papel vital en nuestra comprensión y respuesta a las consecuencias climáticas y ambientales de las emisiones de metano, lo que los convierte en una herramienta indispensable en la lucha contra el cambio climático.

Investigadores del instituto espacial SRON en los Países Bajos han presentado un nuevo algoritmo que utiliza el aprendizaje automático para descubrir automáticamente columnas de superemisiones de metano en los datos de Sentinel-5P.

También calcula automáticamente las emisiones relevantes en función de las concentraciones medidas y las velocidades del viento contemporáneas.

Esta imagen muestra observaciones satelitales en capas de fugas de metano en Argelia el 4 de enero de 2020. Cerca del campo de petróleo y gas Hassi Messaoud en Argelia, investigadores del instituto espacial SRON de los Países Bajos descubrieron una instalación con fugas que emitía metano durante seis días consecutivos. El 4 de enero de 2020, Sentinel-5P detectó una columna de metano sobre Argelia, que se extendía más de 200 kilómetros al noreste.


El equipo utilizó imágenes de Sentinel-2 para ampliar la fuente de la columna de metano y señalar la ubicación exacta de la fuga como un pozo de petróleo/gas, mientras que Sentinel-3 mostró que la fuga continuó durante seis días. Fuente de la imagen: SRON/JPL (Datos: Contiene datos modificados de Copernicus Sentinel (2020), procesados ​​por la ESA)

Berend Schuit de SRON explica: "Anteriormente, identificábamos manualmente los emisores más grandes, pero todavía era difícil buscar entre millones de píxeles de Tropomi. Las columnas de metano a menudo cubrían solo unos pocos píxeles. Ahora, obtenemos automáticamente una lista de detecciones de un modelo de aprendizaje automático todos los días. Verificamos manualmente estas detecciones cada semana. Los resultados, para asegurarnos de que tenemos confianza en los resultados de la detección. El resto, docenas de columnas de metano, las publicamos en línea. Pasamos información sobre las fugas en curso a otros satélites con mayor resolución para que puedan identificar la fuente de la fuga. El Observatorio Internacional de Emisiones de Metano de las Naciones Unidas utiliza esta información para trabajar con empresas o autoridades responsables para encontrar soluciones.

Uno de los coautores, Bram Maasakkers de SRON, añadió: "Las docenas de columnas de metano detectadas cada semana por Tropomi realmente ofrecen una oportunidad única para combatir el calentamiento global. Si es visible desde el espacio, es grave. Ahora, por primera vez, tenemos una imagen clara del alcance total de estas superemisiones". En nuestra publicación describimos las 2.974 columnas que descubrimos en 2021; El 45% de ellos procedían de instalaciones de petróleo y gas, pero también vimos columnas de humo de zonas urbanas (35%) y minas de carbón (20%). El impacto de las emisiones antropogénicas que detectamos en el clima es mucho mayor que las emisiones totales de gases de efecto invernadero en los Países Bajos. En muchos casos, estas fugas se pueden solucionar fácilmente".

El artículo se publicó hoy en Atmospheric Chemistry and Physics y se puede ver aquí:

https://doi.org/10.5194/acp-23-9071-2023

Un enfoque de tres niveles para la detección de metano

La detección de emisiones de metano suele depender de Copernicus Sentinel-5P. Sólo recientemente los científicos han comenzado a monitorear las emisiones de metano desde el espacio utilizando una combinación de datos de múltiples satélites, incluidas las capacidades combinadas de los satélites Copernicus Sentinel-5P y Sentinel-2.

Estas herramientas espaciales de alta tecnología trabajan juntas para monitorear y evaluar las emisiones de metano a nivel mundial, lo que permite a los investigadores no solo detectar la presencia de metano sino también localizar y cuantificar con precisión las emisiones.

Sentinel-5P, que cubre el mundo todos los días, es conocido por sus mediciones de metano de alta precisión y puede detectar fugas de metano en cualquier lugar de la Tierra. Sin embargo, hay un problema. La resolución espacial es relativamente baja, sólo 7 × 5,5 kilómetros. Esto significa que puede identificar la presencia de metano pero no puede identificar su fuente.

El satélite Sentinel-2, en cambio, está equipado con instrumentos multibanda que no están diseñados para observar las concentraciones de metano, pero pueden identificar con precisión la ubicación de las principales fugas de metano (que emiten más de una tonelada por hora) con una resolución de hasta 20 metros.

Entonces, ¿qué pasa con la misión Sentinel-3? Los satélites están equipados con radiómetros multibanda que pueden observar bandas infrarrojas de onda corta que son sensibles a las concentraciones de metano. Estos satélites brindan cobertura global diaria con una resolución de píxeles terrestres de 500 metros.

En un artículo reciente publicado en Remote Sensing of Environment, los investigadores de SRON descubrieron que el satélite Sentinel-3 puede obtener valores de mejora de metano a partir de sus mediciones de banda infrarroja de onda corta. Sorprendentemente, ha podido detectar fugas máximas de metano de al menos 10 toneladas por hora cada día, dependiendo de factores como la ubicación y las condiciones del viento. Esto lo coloca en una posición única para identificar y monitorear fugas de metano.