Visão geral global mostrando a localização e magnitude de todas as 2.974 plumas de superemissores de metano detectadas em 2021 usando o instrumento Copernicus Sentinel-5P Tropomi.
O instrumento Tropomi a bordo do satélite Copernicus Sentinel-5P é o único instrumento de satélite que produz diariamente um mapa global das concentrações de metano. Hoje, pesquisadores do Instituto Holandês de Pesquisa Espacial SRON anunciaram um novo algoritmo que descobre automaticamente plumas de superemissores de metano em dados do Sentinel-5P usando aprendizado de máquina. Crédito: ESA/SRON
Na tentativa de enfrentar as alterações climáticas e reduzir as emissões de gases com efeito de estufa, a deteção de fugas de metano – um potente contribuidor para o aquecimento global – tornou-se cada vez mais vital. Os investigadores estão a aproveitar as capacidades da tecnologia de satélite de ponta para monitorizar estas fugas a partir do espaço.
Por que o metano é importante na luta contra as mudanças climáticas
O metano é um poderoso gás de efeito estufa e o segundo maior contribuinte para o aquecimento climático, depois do dióxido de carbono.
Uma tonelada de metano, apesar da sua vida útil mais curta de cerca de 10 anos na atmosfera, pode reter espantosamente 30 vezes mais calor do que uma tonelada de dióxido de carbono ao longo de um século. Isto significa que quando se trata de aquecer o nosso planeta, o metano é um jogador poderoso.
Mas aqui estão as boas notícias: como o metano não permanece tanto tempo como o dióxido de carbono, proporciona-nos uma oportunidade de tomar medidas climáticas relativamente rápidas. Se reduzirmos as emissões de metano, poderemos realmente ver uma redução tangível nos níveis globais de metano dentro de apenas uma década. Isto, por sua vez, ajuda a mitigar o aumento do efeito estufa.
A imagem apresentada aqui mostra uma das plumas de superemissores de metano detectadas em um conjunto de detecções em um local de exploração de petróleo na Líbia, conforme observado pelo Copernicus Sentinel-5P em 26 de julho de 2021. Uma observação feita com satélites GHGSat, direcionados com base em Tropomi detecções na área, revelam emissões de uma chama apagada. Crédito:
ESA (dados: GHGSat/contém dados modificados do Copernicus Sentinel (2021), processados pela ESA)
Agora, vamos falar sobre ‘superemissores’. Embora os emissores de metano se refiram a qualquer fonte de metano, desde processos naturais, como zonas húmidas, ou atividades humanas, como a agricultura, os superemissores de metano libertam uma quantidade desproporcionalmente grande de metano em comparação com outros emissores.
Estes são normalmente encontrados em instalações industriais, como operações de petróleo e gás, minas de carvão ou mesmo aterros sanitários, que apresentam problemas de equipamento ou infraestrutura que levam a fugas significativas de metano.
Estes superemissores são os frutos mais fáceis de alcançar na nossa busca pela redução das emissões. Consertar esses superemissores não requer soluções complexas ou caras. Em muitos casos, reparações relativamente simples podem resultar em ganhos climáticos significativos.
Contudo, há um desafio: primeiro precisamos identificar esses superemissores. Dessa forma, poderemos direcionar os nossos esforços de forma eficaz e começar a fazer a diferença na luta contra as alterações climáticas.
Usando aprendizado de máquina para detecção de metano
O instrumento Tropomi a bordo do satélite Copernicus Sentinel-5P é o único instrumento de satélite que produz diariamente um mapa global das concentrações de metano.
O satélite mede o metano observando a atmosfera da Terra e, especificamente, as bandas infravermelhas de ondas curtas. Estas bandas são como impressões digitais únicas para o metano, permitindo que o Sentinel-5P detecte a sua presença com notável precisão.
Esta riqueza de dados desempenha um papel fundamental nos nossos esforços para compreender e abordar as consequências das emissões de metano no nosso clima e ambiente, tornando-se uma ferramenta indispensável na batalha contra as alterações climáticas.
Pesquisadores do Instituto Holandês de Pesquisa Espacial SRON anunciaram um novo algoritmo que descobre automaticamente plumas de superemissores de metano em dados do Sentinel-5P usando aprendizado de máquina.
Ele também calcula automaticamente as emissões associadas com base nas concentrações medidas e nas velocidades simultâneas do vento.
Esta imagem mostra a observação escalonada por satélite de um vazamento de metano na Argélia em 4 de janeiro de 2020.
Perto do campo de petróleo/gás Hassi Messaoud, na Argélia, investigadores do Instituto Holandês de Investigação Espacial SRON identificaram uma emissão contínua de metano proveniente de uma instalação com fugas durante seis dias. A pluma de metano, detetada pelo Sentinel-5P sobre a Argélia em 4 de janeiro de 2020, estendeu-se por mais de 200 km a nordeste.
A equipe usou uma imagem do Sentinel-2 para ampliar as origens das plumas e identificou a localização exata do vazamento como sendo um poço de petróleo/gás, enquanto o Sentinel-3 mostrou que o vazamento continuou por seis dias.
Crédito: SRON/JPL (Dados: contém dados modificados do Copernicus Sentinel (2020), processados pela ESA)
Berend Schuit da SRON explica: “Antes, identificávamos manualmente os maiores emissores, mas continua difícil pesquisar nos milhões de pixels Tropomi. Uma pluma de metano geralmente cobre apenas alguns pixels. Agora obtemos automaticamente uma lista de detecções do modelo de aprendizado de máquina todos os dias.
“Verificamos isso manualmente todas as semanas para ter certeza de que estamos confiantes sobre as detecções. O que resta, dezenas de plumas de metano todas as semanas, publicamos online. Comunicamos vazamentos persistentes a outros satélites com maior resolução para que eles possam identificar com precisão a fonte.”
“Esta informação é utilizada pelo Observatório Internacional de Emissões de Metano das Nações Unidas para encontrar uma solução em conjunto com as empresas ou autoridades responsáveis.”
O coautor Bram Maasakkers, da SRON, acrescentou: “As dezenas de plumas de metano que o Tropomi detecta todas as semanas representam realmente uma oportunidade de ouro na luta contra o aquecimento global”.
“Se for visível do espaço, é sério. Pela primeira vez, temos agora uma boa imagem global destes superemissores. Em nossa publicação, descrevemos as 2.974 plumas que encontramos em 2021; 45% têm origem em instalações de petróleo e gás, mas também vemos plumas provenientes de áreas urbanas (35%) e minas de carvão (20%).
“Detectamos emissões de origem humana com um impacto climático significativamente maior do que as emissões totais de gases com efeito de estufa dos Países Baixos. Em muitos casos, esses vazamentos são fáceis de consertar.”
O artigo, publicado hoje em Química e Física Atmosféricapode ser acessado clicando aqui.
Uma abordagem em três níveis para detecção de metano
Normalmente, a detecção de emissões de metano depende do Copernicus Sentinel-5P. Até muito recentemente, os cientistas apenas começaram a aproveitar o poder de combinar dados de vários satélites para monitorizar as emissões de metano do espaço, o que incluía as capacidades combinadas dos satélites Copernicus Sentinel-5P e Sentinel-2.
Estas ferramentas espaciais de alta tecnologia funcionam em conjunto para monitorizar e avaliar as emissões de metano à escala global, permitindo aos investigadores não só detectar a presença de metano, mas também localizar e quantificar as emissões com precisão.
Com cobertura global diária, o Sentinel-5P é conhecido pelas suas medições de metano de alta precisão e pode detectar fugas de metano em qualquer lugar da Terra. No entanto, há um problema. A resolução espacial é relativamente grosseira, 7×5,5 km. Isto significa que pode identificar a presença de metano, mas não identificar a sua fonte com precisão.
Os satélites Sentinel-2, por outro lado, estão equipados com instrumentos multibanda que não são projetados para observar concentrações de metano, mas podem identificar locais precisos de grandes vazamentos de metano (emitindo mais de uma tonelada por hora) com uma resolução notável de 20 m. Mas o Sentinel-2 carece de cobertura global diária, pelo que pode perder a captura de dados cruciais durante determinados períodos de emissão.
Mas e a missão Sentinel-3? Os satélites estão equipados com radiômetros multibanda que podem observar bandas infravermelhas de ondas curtas sensíveis às concentrações de metano. Esses satélites oferecem cobertura global diária e resolução de pixel terrestre de 500 m.
Num artigo recente publicado em Sensoriamento Remoto do Meio Ambiente, pesquisadores do SRON descobriram que os satélites Sentinel-3 podem recuperar melhorias de metano a partir de suas medições de banda infravermelha de ondas curtas. Impressionantemente, consegue detectar as maiores fugas de metano, de pelo menos 10 toneladas por hora, dependendo de factores como a localização e as condições do vento, todos os dias. Isto coloca-o numa posição única para identificar e monitorizar fugas de metano.
Perto do campo de petróleo/gás Hassi Messaoud, na Argélia, os investigadores identificaram uma emissão contínua de metano a partir de uma instalação com fugas durante seis dias. A pluma de metano, detectada pelo Sentinel-5P sobre a Argélia em 4 de janeiro de 2020, estendeu-se por mais de 200 km a nordeste.
A equipe usou uma imagem do Sentinel-2 para ampliar as origens das plumas e identificou a localização exata do vazamento como sendo um poço de petróleo/gás, enquanto o Sentinel-3 mostrou que o vazamento continuou por seis dias.
Ao analisar estas fugas, tanto o Sentinel-2 como o Sentinel-3 forneceram estimativas semelhantes de emissões de metano – demonstrando a utilidade do Sentinel-3 na quantificação de emissões. A combinação dos dados destes dois satélites permite aos investigadores ampliar com precisão, identificando, quantificando e monitorizando fontes de metano correspondentes às plumas observadas nas varreduras globais do Sentinel-5P.
Sudhanshu Pandey, autor principal e agora cientista do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA (JPL), comentou: “Quem imaginaria que poderíamos usar três missões Sentinel diferentes em uma abordagem em camadas para primeiro detectar superemissores de metano do espaço globalmente com Tropomi no Sentinel-5P, depois ampliando com Sentinel-3 e Sentinel-2, nós ‘ ser capaz de identificar a fonte exata responsável no nível da instalação. Este é o tipo de informação que precisamos para agir rapidamente.”
Na luta contra as alterações climáticas, a compreensão e a mitigação das emissões de metano são de extrema importância. O Sentinel-3, com a sua combinação única de cobertura global diária e deteção de metano de alta resolução, surge como um recurso valioso no arsenal de ferramentas para rastrear e resolver estas fugas indescritíveis.
À medida que a tecnologia avança e a nossa compreensão se aprofunda, as observações por satélite desempenharão um papel fundamental no esforço global para combater as alterações climáticas.
