Отслеживание невидимого из космоса: парниковые газы
Выбросы парниковых газов, главным образом двуокиси углерода (CO2), метана (CH₄) и закиси азота (N₂O), вносят основной вклад в глобальное изменение климата. К сожалению, многие компании в настоящее время проводят это как самоотчётность в соответствии с электронными таблицами Excel. Между тем, дистанционное зондирование даёт уникальную возможность отслеживать выбросы парниковых газов в глобальном и локальном масштабе, предоставляя информацию об их источниках, распределении и тенденциях, а также предлагая эффективные меры по сокращению выбросов.
Парниковые газы (ПГ) не позволяют поверхности Земли излучать инфракрасное излучение (тепло) непосредственно в космос. Это приводит к тому, что планета становится теплее, чем она была бы без покрытия парниковыми газами – по некоторым источникам, аж на 30 градусов Цельсия. Самым мощным парниковым газом является водяной пар, но CO2, CH₄ и N₂O также неочевидным образом влияют на равновесную температуру Земли.
Деятельность человека приводит к незначительному изменению общего парникового эффекта. В планетарном масштабе в 2022 году было примерно на 0,89 градуса Цельсия жарче, чем в 1980-х годах. Это называется глобальным потеплением. Оно может показаться небольшим, но наша цивилизация адаптировалась к специфике климата в каждом регионе — к тому, как мы строим дома, сажаем и снимаем урожай, потребляем воду и т.д. Глобальное потепление также приводит к экстремальным погодным условиям, таким как наводнения, засухи, лесные пожары, таяние вечной мерзлоты, неурожай и другим неблагоприятным последствиям. В целом это приводит к значительным потерям. Например, ущерб от лесных пожаров в Калифорнии в 2018 году составил до $350 млрд, или 1,7% ВВП США. По некоторым оценкам, мировая экономика потеряла от глобального потепления до $16 трлн всего за последние три десятилетия. Это почти столько же, сколько весь ВВП Китая в 2021 году ($17,73 трлн).
Международные соглашения дают надежду на то, что климат можно будет удерживать в определённых пределах, чтобы избежать уничтожения мировой экономики. Среди необходимых мер — налогообложение и компенсация выбросов углерода, повышение энергоэффективности, сокращение выбросов на 50% к 2030 году, углеродная нейтральность к 2050 году и улавливание парниковых газов. В этой статье основное внимание будет уделено зондированию парниковых газов из космоса и компаниям, помогающим устранить выбросы с помощью таких технологий.
Сетевые датчики на земле обеспечивают точные измерения концентрации ПГ на поверхности. Редкое покрытие сети является основным ограничением: слишком дорого покрыть планету газовыми датчиками. Спутниковое дистанционное зондирование ПГ представляет собой процесс мониторинга концентраций ПГ путём измерения их отражённого и испускаемого излучения с орбиты. Одним из основных преимуществ дистанционного зондирования парниковых газов является его способность обеспечивать глобальный охват. Спутники могут измерять концентрации ПГ на больших территориях, в том числе в отдалённых и труднодоступных регионах планеты. Это позволяет получить более полное представление о распределении и поведении парниковых газов в атмосфере Земли. Такие данные можно использовать для многих целей, включая регулирование, налогообложение, моделирование климата и прогнозирование последствий изменения климата.
Климатический риск становится финансовым риском, поэтому инвесторы пересматривают свои стратегии с учётом изменения климата. Это заставляет компании-эмитенты серьезно относиться к учёту выбросов парниковых газов на своих объектах или проектах компенсации выбросов углерода, которые они используют. Спутниковые данные о парниковых газах становятся частью финансовой отчётности из-за требований компаний, инвесторов и сотрудников, а не из-за нормативных требований.
Существует более 34 миссий по дистанционному зондированию парниковых газов (из которых 18 находятся на орбите и в эксплуатации, а остальные – в разработке), и большинство из них осуществляется государственными организациями.
Космические измерения также можно использовать для понимания глобального углеродного цикла, т.е. для наблюдения за перемещением углерода по мере того, как он перерабатывается в биосфере и поглощается поглотителями углерода, такими как леса и океаны. Понимание поглотителей углерода имеет решающее значение для секвестрации лесов и разработки эффективных стратегий смягчения последствий изменения климата. Помимо приложений устойчивого развития, спутниковые данные о выбросах парниковых газов используются финансовым сектором в качестве индикаторов экономической активности.
Спутниковые данные используются для мониторинга выбросов парниковых газов из конкретных источников, таких как электростанции и промышленные объекты. Эта информация может использоваться для выявления очагов выбросов и утечек, а также для отслеживания их изменений в выбросах с течением времени. Обнаружение некоторых выбросов, таких как утечки природного газа, исключает прямые потери добытых ресурсов.
Первым спутником для обнаружения парниковых газов, вероятно, был NOAA-10, запущенный США в 1986 году. Он был способен вести дневное и ночное наблюдение за глобальным облачным покровом, а также измерять распределение воды в атмосфере и поперечное распределение температуры.
Китай и Индия играют важную роль в глобальном углеродном балансе и увеличении секвестрации углерода благодаря крупномасштабным проектам по лесовосстановлению. Неудивительно, что у этих двух крупнейших стран есть свои собственные программы мониторинга парниковых газов: китайская TanSat и «Индийское дистанционное зондирование» (IRS).
Действующие в настоящее время спутники уже внесли неоценимый вклад в моделирование климата и побудили многие страны изменить свою политику. Данные с этих спутников позволяют некоммерческим организациям определять местонахождение основных очагов выбросов. С такими бесплатными общедоступными системами и несколькими предстоящими миссиями, что остаётся частному сектору?
В рамках эволюции дистанционного зондирования ПГ частный сектор играет всё более важную роль, уделяя особое внимание мониторингу конкретных газов по точечным источникам путём выявления источников выбросов. Особое внимание уделяется утечкам метана, так как этот газ является причиной до 30% глобального потепления. Несмотря на низкую концентрацию в атмосфере, метан обладает в 84 раза большей согревающей способностью, чем CO2. При этом утечки метана легко обнаружить и устранить.
Есть 8 коммерческих проектов (одиночные миссии или группировки), из которых 3 находятся на орбите и работают, 5 находится в разработке. Они обеспечивают более быстрый, часто по запросу, доступ к данным о выбросах в нужной точке доступа с более высоким пространственным разрешением, чем общедоступные миссии. Они часто объединяют спутниковые изображения, данные геолокации, текстовую информацию и другие данные с машинным обучением, обработкой изображений и передовой математикой для измерения естественных потоков парниковых газов и промышленной деятельности во всём мире.
У стартапов есть множество возможностей использовать AI и программное обеспечение для анализа спутниковых данных и интеграции их с наземными измерениями или измерениями с помощью дронов. Благодаря запуску новых гибридных и частных миссий, а также предоставлению бесплатных государственных услуг рынок управления выбросами углерода должен будет стать более открытым и прозрачным. Ведущие акселераторы всё больше внимания уделяют инвестированию в стартапы в сфере климатических технологий.
Подписывайтесь на журнал «Вестник ГЛОНАСС» и навигационный Telegram-канал
