El metano es un gas de efecto invernadero sigiloso, que brota de forma impredecible de fuentes como oleoductos y yacimientos de gas. Los científicos han querido atrapar a estos emisores en el acto. En el pasado, los perros guardianes tenían que monitorear los sitios probables desde tierra o por avión. Ahora, las fugas masivas y de corta duración se pueden detectar automáticamente, desde el espacio, en cualquier parte del mundo, un primer paso para taparlas y frenar el cambio climático.
La nueva técnica, que utiliza inteligencia artificial (IA) para escanear los 12 millones de observaciones diarias recopiladas por un satélite europeo, podría ayudar a los esfuerzos futuros para detectar penachos en los datos recopilados por satélites, como el Observatorio Internacional de Emisiones de Metano. anunciado en 2021 por las Naciones Unidas. Aunque hasta ahora la técnica solo captura las explosiones más grandes, no hay mejor lugar para comenzar, dice Ilse Aben, científica atmosférica del Instituto Holandés de Investigación Espacial (SRON) y coautora del nuevo trabajo. “Esa es la fruta madura”, dice ella. “Si se esfuerza por detener las fugas de metano, es mejor comenzar con las grandes”.
El equipo de SRON detrás del trabajo, que apareció a fines del mes pasado como preimpresión en la revista Química y Física Atmosféricaya ha comenzado a publicar sus resultados semanales en su sitio web. Solo el mes pasado, detectaron 192 columnas de metano, algunas persistentes, otras intermitentes, con una tasa de emisiones superior a 10 toneladas por hora, concentradas en Asia pero apareciendo en todos los continentes excepto en la Antártida.
Aunque el metano en la atmósfera dura poco más de una década antes de descomponerse, es mucho más eficaz para atrapar el calor que el dióxido de carbono (CO2). Desde 2006, los niveles de metano en la atmósfera han aumentado un 7 % y el gas es responsable de aproximadamente un tercio de los 1,2 °C de calentamiento desde la época preindustrial. A medida que el mundo se acerca a 1,5 °C, el supuesto umbral de calentamiento «peligroso», las acciones para reducir las emisiones de metano se han visto como una forma de comprar un poco más de espacio para respirar y lograr emisiones de CO a largo plazo.2 cortes
En el pasado, los investigadores tenían que apuntar a lugares que ya se sabía que tenían emisiones de metano para encontrar nuevas, dice Riley Duren, científica de teledetección de la Universidad de Arizona y directora ejecutiva de Carbon Mapper, un proyecto de $100 millones que se lanzará más adelante este año. un par de satélites diseñados para detectar columnas de metano y CO2. La nueva técnica, dice, «ayuda a sentar las bases para el futuro monitoreo operativo con el ecosistema global en expansión de satélites de metano».
El detector automático de metano de SRON se basa en el Instrumento de Monitoreo Troposférico (TROPOMI) a bordo del satélite Sentinel-5 Precursor, lanzado en 2017 como parte del programa europeo Copernicus de observación de la Tierra. Diseñado para monitorear la contaminación atmosférica, el espectrómetro de TROPOMI también ha demostrado ser capaz de detectar el brillo infrarrojo del metano. Los investigadores comenzaron a usar el espectrómetro para monitorear regiones que ya se sabía que eran grandes fuentes de metano. Pero Aben dice que se dieron cuenta de que la cobertura global frecuente del satélite debería permitirle hacer sonar la alarma sobre cualquier gran liberación de metano.
El problema era el gran volumen de datos, que dificultaba la detección de las columnas. Berend Schuit, estudiante de doctorado en SRON, recurrió a AI en busca de ayuda. Primero revisó años de datos de TROPOMI, hasta 2020, e identificó unas 800 escenas de columnas confirmadas, junto con 2000 escenas sin ellas. Armados con estas escenas, Schuit y sus colegas entrenaron su algoritmo de IA para reconocer las columnas. Pero arrojaba demasiados falsos positivos, a menudo causados por artefactos como el borde perdido de una nube. Eventualmente, pudieron producir un filtro confiable entrenando una segunda IA para detectar señales de que un resultado podría ser falso, como un aumento en la reflectividad de las nubes en una escena, o una inconsistencia entre la dirección del viento y la trayectoria de un “ penacho.»
Luego, el equipo probó los algoritmos en las mediciones de TROPOMI de 2021 y encontró 2974 columnas de metano únicas que pudieron identificar con confianza a partir de un solo paso de satélite. Más del 40% estaban asociados con el desarrollo de petróleo y gas, otro tercio con rellenos sanitarios y el 20% con minas de carbón.
La resolución de aproximadamente 5 kilómetros de TROPOMI no es lo suficientemente fina como para detectar la instalación precisa responsable de cada penacho. Pero los datos de futuros satélites deberían agudizar las imágenes. Esta constelación crecerá rápidamente en los próximos años, incluso con el lanzamiento de MethaneSAT del Environmental Defense Fund a finales de este año, seguido de Carbon Mapper y otros satélites con una resolución aún mayor.
Las mediciones de metano desde el espacio tienen debilidades, incluida la dificultad para distinguir las columnas frescas del gas que ya está en el aire, dice Xin Lan, científico del ciclo del carbono en los Laboratorios de Investigación del Sistema Terrestre de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica. Y gran parte del aumento reciente del metano no proviene de grandes emisores individuales, sino de fuentes más distribuidas, incluidos los humedales tropicales, que podrían estar emitiendo más metano en respuesta al calentamiento. Pero este sistema de alerta sigue siendo bienvenido, dice Lan. “La capacidad de detectar emisiones”, dice, “es el primer paso para actuar para reducirlas”.
