Ученые из Института космических исследований РАН и Института государственной политики Пейна при Колорадской горной школе разработали новую методику оценки объемов сжигаемого на факелах попутного нефтяного газа с помощью спутниковых данных. Эта система позволяет гораздо точнее измерять масштабы выбросов, открывая возможности для более точного климатического мониторинга и контроля выполнения международных обязательств по отказу от рутинного сжигания.
Сжигание попутного газа на месторождениях представляет собой широко распространенный, но вредный для окружающей среды метод утилизации. Точные объемы сжигаемого газа чаще всего неизвестны, так как операторы редко ведут их прямой учет, а там, где отчетность есть, ее достоверность порой вызывает вопросы. Но именно такие данные нужны для расчетов углеродного следа, поиска мест, где газ можно утилизировать, и выявления аварийных ситуаций, когда факелы гаснут и метан выбрасывается напрямую.
Более десяти лет для оценки объемов сжигаемого газа использовалась калибровка, основанная на ежегодных отчетах международной организации Cedigaz. Однако у этого метода были серьезные недостатки, включая широкий разброс ошибок и использование непроверенного эмпирического коэффициента (0,7), который искусственно сжимал данные. Это приводило к систематическим ошибкам, занижению объемов для крупных факелов и завышению объемов для мелких факелов.
Чтобы решить эту проблему, исследователи провели уникальный эксперимент. На испытательном полигоне компании John Zink в Оклахоме они выполнили 36 контролируемых поджогов газа. Они точно регулировали расход топлива (от малого до очень большого), конфигурацию установок (одиночный факел и два факела на расстоянии 100 метров) и фиксировали все с помощью наземных радиометров, спектрометров и камер. Ключевым элементом эксперимента стало то, что поджоги синхронизировали с пролетом спутника Suomi NPP, оснащенного прибором VIIRS, который способен регистрировать тепловое излучение факелов в инфракрасном диапазоне даже ночью.
Анализ показал, что использование прежнего коэффициента больше не требуется. Новая калибровка, построенная на прямых измерениях, выявила простую линейную зависимость между расходом газа, измеренным на земле, и тепловым излучением, регистрируемым в воздухе спутником. Выяснилось также, что сигналы от нескольких близко расположенных факелов складываются в одном пикселе, что позволяет правильно определять их общий объем. Существенным шагом вперед стала атмосферная коррекция. Учет влияния влажности и облачности, особенно характерных для тропиков, позволил устранить искажения и повысить точность оценок в таких регионах, как Венесуэла, Индонезия и Нигерия.
Новая методика оказалась в 70 раз точнее калибровки Cedigaz. Ученые также определили минимальный уровень, при котором спутник уверенно фиксирует факелы, и он составил 0,008 млн. стандартных кубометров газа в день. Для еще более слабых источников в перспективе планируется задействовать сверхчувствительный канал VIIRS, изначально предназначенный для наблюдения за ночным городским освещением.
