Накануне климатического саммита исследователи усиливают отслеживание выбросов

Спутник программы Copernicus по мониторингу углекислого газа

Запланированная в Европе миссия Copernicus по мониторингу углекислого газа позволит измерить, сколько углекислого газа выбрасывается в атмосферу именно в результате деятельности человека.

Когда мировые лидеры соберутся в воскресенье в Глазго, Великобритания, на ежегодный климатический саммит, основные вопросы будут сосредоточены на усилиях по поддержанию планки повышения глобальной температуры до 1,5°C — цели, установленной в Парижском соглашении по климату 2015 года.

Для достижения этой цели миру необходимо сократить выбросы парниковых газов на 55% к 2030 году, но текущие национальные обязательства сокращают выбросы только на 7,5%, предупредила на этой неделе ООН в рамках программы по окружающей среде и в частности по изменению климата. Ожидается, что для достижения Парижской цели некоторые страны возьмут на себя обязательство по более значительному сокращению выбросов, особенно от ископаемых видов топлива. 26-я Конференция сторон Рамочной конвенции ООН об изменении климата (COP-26) начнется 31 октября.

В то время как политики регламентируют свои обязательства, ученые сосредоточены на обеспечении их выполнения —  спутники, датчики и программное обеспечение, которые обещают быстрые и точные оценки выбросов парниковых газов, таких как диоксид углерода и метан. “Это просто революция в возможностях”, — говорит Стивен Гамбург, биогеохимик и главный научный сотрудник Фонда защиты окружающей среды (EDF), который возглавляет усилия по запуску спутника для отслеживания метана на орбиту в следующем году.

Такие системы не только обеспечат четкое и своевременное представление о тенденциях выбросов, но также помогут привлечь правительства к ответственности путем независимой проверки любых обязательств, принятых в Глазго. Первый такой учет может произойти уже в 2023 году, когда планируется провести первую в мире «инвентаризацию» — положение Парижских соглашений, которое требует пересмотра состояния глобальных выбросов каждые 5 лет.

В настоящее время Парижская программа предусматривает, что страны должны сообщать о своих собственных выбросах. Но цифры, как правило, не основаны на прямых измерениях парниковых газов. Вместо этого учет основан на других статистических данных, таких как запасы нефти или природного газа, и оценках того, сколько сжигает страна.

Некоторые государственные и некоммерческие организации готовы использовать другой подход. Планируется запуск не менее дюжины спутников в течение следующих 5 лет, которые будут отслеживать выбросы метана и CO2, и они совершенствуют системы отслеживания загрязнения с помощью станций мониторинга и датчиков, установленных на мобильных устройствах. В совокупности такие системы могут позволить общественности еженедельно получать информацию о выбросах по всему миру, по отдельным странам, городам и даже с точностью до одного промышленного объекта.

Отслеживание выбросов метана

Недавняя работа с метаном иллюстрирует эти возможности. Этот газ гораздо эффективнее улавливает тепло, чем CO2, но меньше «живет» в атмосфере. За последнее десятилетие группа ученых во главе с EDF использовала датчики метана, установленные на грузовиках, беспилотных летательных аппаратах и самолетах, для проверки оценок выбросов Агентством по охране окружающей среды США. EDF обнаружила, что утечки метана с производственных месторождений, трубопроводов и заправочных станций были намного хуже, чем ожидалось.

Данные EDF почти удвоили предполагаемое влияние выбросов метана в США на глобальное потепление. Это помогло Агентству по охране окружающей среды США обновить свои оценки выбросов метана. Сообщается, что эти усилия привели к тому, что французское правительство запретило компании покупать природный газ в части Техаса, где происходит утечка метана.

Теперь EDF и ее партнеры осуществляют мониторинг по всему миру. В следующем году они планируют запустить MethaneSAT, спутник, оснащенный датчиками, которые будут обнаруживать метановые шлейфы с разрешением 400 квадратных метров. В 2023 году к MethaneSAT может присоединиться пара спутников стоимостью 100 миллионов долларов, запущенных другой частной коалицией США для перемещения газоперерабатывающих заводов или резервуаров для хранения еще ближе для обнаружения утечек. Что касается спутников, я с оптимизмом смотрю на то, что к середине десятилетия мы сможем создать довольно мощную глобальную систему мониторинга метана, — говорит Райли Дарен, генеральный директор Carbon Mapper, калифорнийской некоммерческой организации, возглавляющей проект.

Получение контроля над CO2

Хотя метан менее распространен, чем CO2, его легче контролировать из космоса. Антропогенные выбросы метана выделяются тем, что они часто намного более концентрированы, чем естественные фоновые уровни. Напротив, углекислый газ, образующийся на угольных электростанциях или в выхлопных трубах, быстро смешивается с огромными и колеблющимися выбросами от разлагающейся растительности океанов и других природных источников. Спутники, которые сейчас находятся на орбите, были созданы для мониторинга потока углекислого газа через целые экосистемы, а не для контроля дымовых шлейфов. Например, два американских спутника слежения за выбросами углерода, известные как Орбитальная углеродная обсерватория-2 (OCO-2) и OCO-3 (который установлен на Международной космической станции), могут видеть выбросы углерода только с разрешением около 2 квадратных километров.

Эта картина может проясниться после 2025 года, когда Европейское космическое агентство (ЕКА) намерено запустить первый из трех спутников, построенных специально для отслеживания выбросов ископаемого топлива. Планируемая сеть мониторинга может предоставлять еженедельный обзор выбросов от ископаемого топлива до уровня отдельных электростанций или крупных городов. “Быстрая система действительно обеспечивает лучшую прозрачность”, — говорит Яска Мейер, научный сотрудник миссии ЕКА, который руководит разработкой спутников.

Первые шаги в повестке дня

На COP26 некоторые исследователи покажут политикам, на что способны спутниковые системы сегодня. Например, Комитет по спутникам наблюдения Земли (КЕОС), члены которого представляют космические агентства в 34 странах, продемонстрирует недавно завершенную оценку того, сколько углерода ежегодно выделяется из природных систем, в разбивке по национальному уровню. И Climate TRACE, глобальный альянс исследователей окружающей среды и аналитических центров, расскажет о том, что он называет первым независимым, обновленным глобальным кадастром парниковых газов по странам и источникам.

По словам Гэвина Маккормика, Climate TRACE стремится преодолеть ограничения существующих спутников отслеживания выбросов углерода, комбинируя другие типы спутниковых изображений с компьютерными программами, обученными обнаруживать взаимосвязь между выбросами и изображениями таких вещей, как дорожное движение или шлейф пара от электростанции. Генеральный директор WattTime, группы, которая помогла основать проект. Результаты, опубликованные в прошлом месяце, показали, что предыдущие оценки выбросов от мировой добычи нефти и газа могут быть занижены на целых 2 миллиарда тонн в год. Это больше, чем ежегодное количественное загрязнение климата, производимое Россией, которая занимает четвертое место среди стран.

Такие усилия, как мониторинг климата, предполагают, что страны, которые нарушают свои обязательства по климату, «больше не будут иметь убежища», — заявил на апрельской пресс-конференции посланник США по климату Джон Керри. Но Дэвид Крисп, физик атмосферы из Лаборатории реактивного движения НАСА и ведущий исследователь Орбитальной углеродной обсерватории, предупреждает, что обучающие методы все еще актуальны для используемых в настоящее время систем мониторинга. Он работает с партнерами над сбором и анализом спутниковых данных, достаточно надежных для включения в первый кадастр выбросов в 2023 году.

Арлин Эндрюс, которая руководит исследованиями по наблюдениями за парниковыми газами в Лаборатории глобального мониторинга Национального управления океанических и атмосферных исследований США, с осторожным оптимизмом ожидает, что улучшенный мониторинг вскоре станет основой для глобального разговора о смягчении последствий изменения климата. Разработка более совершенных систем потребует больших инвестиций как в измерительные приборы, так и в вычислительные компоненты, сказала она во время недавней презентации, организованной Национальной академией наук США.

Уоррен Корнуолл

Уоррен — внештатный журналист из штата Вашингтон.

Читайте также: