Результаты нового исследования показывают, что объем выбросов метана в Соединенных Штатах гораздо выше, чем предполагалось ранее научным сообществом.
Работа, опубликованная сегодня в журнале Nature, представляет собой одно из самых всеобъемлющих обследований эмиссии метана из нефтегазодобывающих регионов США. Используя данные, собранные с самолетов, исследователи обнаружили, что в значительном числе выбранных областей эти выбросы существенно превышали официальные правительственные оценки. Недостаточный учет этой проблемы подчеркивает острую необходимость разработки более точных и эффективных методов мониторинга этого мощного парникового газа.
На долю выбросов метана приходится почти треть общего потепления, которое наблюдается на планете с начала индустриальной эпохи. Хотя существуют природные источники этого газа, такие как водно-болотные угодья, антропогенная деятельность — в частности, сельское хозяйство и добыча ископаемого топлива — привела к выбросу в атмосферу миллионов тонн дополнительного метана. Концентрация метана за последние 200 лет более чем удвоилась. Однако до сих пор сохраняется значительная неопределенность относительно точных источников этих эмиссий.
Ответ на эти вопросы является сложной, но критически важной задачей для сокращения выбросов и борьбы с изменением климата. Для этого ученые применяют широкий спектр инструментов, от спутников, таких как недавно запущенный MethaneSAT, до наземных и воздушных систем мониторинга.
Агентство по охране окружающей среды США (EPA) подсчитало, что около 1% добываемого нефти и газа теряется и выбрасывается в атмосферу в виде метанового загрязнения. Тем не менее, многочисленные исследования последовательно указывают на то, что официальные цифры занижают реальные масштабы проблемы с метаном.
«Похоже, что выбросы метана на исследованных участках в среднем выше, чем предполагают государственные оценки», — комментирует Эван Шервин, научный сотрудник Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли, проводивший анализ в рамках постдокторской стажировки в Стэнфордском университете.
Данные, которые использовал Шервин, получены в рамках одного из крупнейших на данный момент обследований объектов ископаемого топлива в США. Начиная с 2018 года, компании Kairos Aerospace и Carbon Mapper Project провели картографирование шести основных нефтегазодобывающих регионов, которые вместе обеспечивают около 50% добычи нефти на суше и около 30% добычи газа. Самолеты, пролетая над объектами, собрали почти миллион измерений с помощью спектрометров, способных обнаруживать метан по специфическим длинам волн света.
Ситуация усложняется тем, что источники метана в нефтегазовой отрасли разнообразны. Некоторые небольшие скважины медленно испускают газ со скоростью около одного килограмма в час. Другие источники — значительно крупнее, выделяя сотни или даже тысячи килограммов в час, но такие утечки могут быть кратковременными.
Самолеты, используемые в этих исследованиях, в основном обнаруживают самые крупные утечки — свыше примерно 100 килограммов в час (хотя иногда они фиксируют и меньшие, до одной десятой этого размера, по словам Шервина). Объединив данные об этих крупных утечках с моделированием для оценки меньших источников, исследователи пришли к выводу, что именно крупные утечки несут за собой непропорционально большую долю общих выбросов. Во многих случаях около 1% скважин может составлять более половины всех выбросов метана, уточняет Шервин.
Однако некоторые ученые считают, что данное и другие подобные исследования все еще ограничены возможностями доступных инструментов. «Это указывает на текущие технологические пределы», — отмечает Ритеш Гаутам, ведущий старший научный сотрудник в Фонде защиты окружающей среды (Environmental Defense Fund).
Поскольку исследователи использовали аэрофотосъемку для обнаружения крупных утечек и моделирование для оценки малых источников, существует вероятность, что исследование может переоценивать значимость именно крупных утечек, полагает Гаутам. Он ссылается на несколько других недавних работ, которые показали, что именно небольшие скважины вносят больший вклад в общие выбросы метана.
Проблема заключается в том, что практически невозможно использовать один единственный прибор для измерения всех этих разнообразных источников метана. Для получения более ясной картины нам понадобятся все доступные технологии измерения, объясняет Гаутам.
Наземные инструменты, установленные на башнях, могут постоянно контролировать территорию и обнаруживать мелкие источники эмиссии, хотя обычно они не способны охватить обширные районы. Воздушные обследования с использованием самолетов могут покрывать больше территории, но склонны фиксировать только крупные утечки. Кроме того, они представляют собой моментальный снимок, что позволяет пропустить источники, которые испускают метан лишь периодически.
И, наконец, спутники. Недавно Google и EDF запустили MethaneSAT, который пополнил растущую группировку спутников для обнаружения метана на орбите. Некоторые из существующих спутников картируют огромные площади, предоставляя детализацию лишь в масштабе километров. Другие обладают гораздо более высоким разрешением и способны определить местонахождение выбросов метана с точностью до нескольких десятков метров.
Спутники будут особенно полезны для получения более полной картины о тех многих странах мира, которые на сегодняшний день измерены и закартографированы не так тщательно, как США, полагает Гаутам.
Понимание эмиссии метана — это одно, а реальное решение проблемы — совсем другое. После выявления утечки компаниям необходимо предпринять действия, такие как ремонт неисправных трубопроводов или другого оборудования, либо герметизация вентиляционных отверстий и факелов, которые регулярно выбрасывают метан в атмосферу. По оценкам Международного энергетического агентства (IEA), около 40% выбросов метана от нефтегазовой добычи не несут чистых затрат, поскольку экономия от не потерянного метана более чем покрывает расходы на его улавливание, согласно оценкам IEA.
В 2021 году более 100 стран присоединились к Глобальному обязательству по метану (Global Methane Pledge), взяв на себя цель сократить выбросы метана на 30% от уровня 2020 года к концу десятилетия. Новые правила для производителей нефти и газа, анонсированные администрацией Байдена, могут помочь США достичь этих целей. Ранее в этом году EPA представило детали предлагаемого сбора за метан для компаний, работающих с ископаемым топливом, который будет рассчитываться на основе избыточного метана, попадающего в атмосферу.
Несмотря на то, что исследователям постепенно удается получить более четкое представление о выбросах метана, их устранение останется серьезным вызовом, о чем напоминает Шервин: «Нам предстоит пройти долгий путь».
