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 – это широко распространенный, но крайне неэкологичный метод утилизации. Точные объемы сжигаемого газа чаще всего неизвестны, так как операторы редко ведут их прямой учет, а там, где отчетность есть, ее достоверность часто вызывает вопросы. Между тем 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: 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 – для мелких.
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 корректно 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.
В целом новая методика оказалась в 70 раз точнее калибровки Cedigaz. Ученые также определили минимальный уровень, при котором спутник уверенно фиксирует факелы – 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.
