La détection des fuites de méthane – un contributeur important au réchauffement climatique – devient de plus en plus importante dans la lutte contre le changement climatique et la réduction des émissions de gaz à effet de serre. Les chercheurs exploitent la puissance de la technologie satellitaire de pointe pour surveiller ces fuites depuis l’espace. Le méthane est un puissant gaz à effet de serre et le deuxième plus important facteur de réchauffement climatique après le dioxyde de carbone. Même si une tonne de méthane ne reste qu’environ 10 ans dans l’atmosphère, elle retient pendant plus d’un siècle 30 fois plus de chaleur qu’une tonne de dioxyde de carbone. Cela signifie que le méthane joue un rôle puissant dans le réchauffement de la planète.
L’instrument Tropomi du satellite Copernicus Sentinel-5P est le seul instrument satellitaire capable de cartographier quotidiennement les concentrations mondiales de méthane. Aujourd'hui, des chercheurs du SRON, l'institut néerlandais de recherche spatiale, ont dévoilé un nouvel algorithme qui utilise l'apprentissage automatique pour découvrir automatiquement les panaches de superémissions de méthane dans les données Sentinel-5P. Source : ESA/SRON
Mais voici la bonne nouvelle : comme le méthane ne persiste pas aussi longtemps que le dioxyde de carbone, il nous donne l’occasion d’agir relativement rapidement en faveur du climat. Si nous réduisons les émissions de méthane, nous pourrions assister à une baisse significative des niveaux mondiaux de méthane en seulement une décennie. Cela contribue à son tour à atténuer l’augmentation de l’effet de serre.
Cette image montre l'un des panaches de superémission de méthane détectés par Copernicus Sentinel-5P dans un groupe de détection sur un site d'extraction pétrolière en Libye le 26 juillet 2021. Le satellite GHGSat, observant les cibles détectées par Tropomi dans la zone, a détecté les émissions d'une torche non éclairée. Source de l'image : ESA
Parlons maintenant des « super émetteurs ». Les émetteurs de méthane sont n’importe quelle source de méthane, y compris les processus naturels comme les zones humides ou les activités humaines comme l’agriculture, mais les superémetteurs de méthane libèrent des quantités disproportionnées de méthane par rapport aux autres émetteurs.
Ces super émetteurs se trouvent souvent dans les installations industrielles, telles que les opérations pétrolières et gazières, les mines de charbon et même les décharges, où des problèmes d’équipement ou d’infrastructure peuvent entraîner d’importantes fuites de méthane. Ces sources d’émissions sont les « fruits à portée de main » dans notre quête de réduction des émissions. Réparer ces super émetteurs ne nécessite pas de solutions complexes ou coûteuses. Dans de nombreux cas, des réparations relativement simples peuvent apporter des avantages climatiques considérables.
Cependant, nous sommes confrontés à un défi : nous devons d’abord identifier ces super émetteurs. De cette façon, nous pouvons être ciblés et faire une différence dans la lutte contre le changement climatique.
L'instrument Tropomi à bord du satellite Copernicus Sentinel-5P est le seul instrument satellitaire qui cartographie quotidiennement les concentrations mondiales de méthane.
Le satellite mesure le méthane en observant l'atmosphère terrestre, notamment dans la bande infrarouge des ondes courtes. Ces bandes sont comme une empreinte digitale unique du méthane, permettant au Sentinel-5P de détecter la présence de méthane avec une grande précision.
Ces riches données jouent un rôle essentiel dans notre compréhension et notre réponse aux conséquences climatiques et environnementales des émissions de méthane, ce qui en fait un outil indispensable dans la lutte contre le changement climatique.
Des chercheurs de l'institut spatial SRON aux Pays-Bas ont dévoilé un nouvel algorithme qui utilise l'apprentissage automatique pour découvrir automatiquement les panaches de superémissions de méthane dans les données Sentinel-5P.
Il calcule également automatiquement les émissions pertinentes en fonction des concentrations mesurées et des vitesses de vent contemporaines.
Cette image montre des observations satellitaires superposées de fuites de méthane en Algérie le 4 janvier 2020. Près du champ pétrolier/gazier de Hassi Messaoud en Algérie, des chercheurs de l'institut spatial néerlandais SRON ont découvert une installation qui fuyait et émettait du méthane pendant six jours consécutifs. Le 4 janvier 2020, Sentinel-5P a détecté un panache de méthane au-dessus de l'Algérie, s'étendant sur plus de 200 kilomètres au nord-est.
L’équipe a utilisé les images de Sentinel-2 pour zoomer sur la source du panache de méthane et identifier l’emplacement exact de la fuite, un puits de pétrole/gaz, tandis que Sentinel-3 a montré que la fuite s’était poursuivie pendant six jours. Source de l'image : SRON/JPL (Données : Contient des données Copernicus Sentinel modifiées (2020), traitées par l'ESA)
Berend Schuit de SRON explique : « Auparavant, nous identifiions manuellement les plus gros émetteurs, mais il était toujours difficile de rechercher parmi des millions de pixels Tropomi. Les panaches de méthane ne couvraient souvent que quelques pixels. Désormais, nous obtenons automatiquement une liste des détections à partir d'un modèle d'apprentissage automatique chaque jour. Nous vérifions manuellement ces détections chaque semaine. Les résultats, pour nous assurer que nous avons confiance dans les résultats de détection. Les dizaines de panaches de méthane restants, nous les publions en ligne. Nous transmettons des informations sur les fuites en cours à d'autres satellites avec une résolution plus élevée. afin qu'ils puissent identifier la source de la fuite. L'Observatoire international des émissions de méthane des Nations Unies utilise ces informations pour travailler avec les entreprises ou les autorités responsables afin de trouver des solutions.
L'un des co-auteurs, Bram Maasakkers du SRON, a ajouté : « Les dizaines de panaches de méthane détectés chaque semaine par Tropomi offrent réellement une opportunité unique de lutter contre le réchauffement climatique. Dans notre publication, nous décrivons les 2 974 panaches que nous avons découverts en 2021 ; 45 % d'entre eux provenaient d'installations pétrolières et gazières, mais nous avons également observé des panaches provenant de zones urbaines (35 %) et de mines de charbon (20 %). L’impact des émissions anthropiques que nous avons détectées sur le climat est bien supérieur aux émissions totales de gaz à effet de serre aux Pays-Bas. Dans de nombreux cas, ces fuites sont facilement réparables. »
L’article a été publié aujourd’hui dans Atmospheric Chemistry and Physics et peut être consulté ici :
https://doi.org/10.5194/acp-23-9071-2023
Une approche à trois niveaux de la détection du méthane
La détection des émissions de méthane repose généralement sur Copernicus Sentinel-5P. Ce n'est que récemment que les scientifiques ont commencé à surveiller les émissions de méthane depuis l'espace en utilisant une combinaison de données provenant de plusieurs satellites, y compris les capacités combinées des satellites Copernicus Sentinel-5P et Sentinel-2.
Ces outils spatiaux de haute technologie fonctionnent ensemble pour surveiller et évaluer les émissions de méthane à l’échelle mondiale, permettant aux chercheurs non seulement de détecter la présence de méthane, mais également de localiser et de quantifier avec précision les émissions.
Sentinel-5P, qui couvre quotidiennement le globe, est connu pour ses mesures de méthane de haute précision et peut détecter les fuites de méthane partout sur Terre. Cependant, il y a un problème. La résolution spatiale est relativement faible, seulement 7 × 5,5 kilomètres. Cela signifie qu’il peut identifier la présence de méthane mais ne peut pas en localiser la source.
Le satellite Sentinel-2, quant à lui, est équipé d'instruments multibandes qui ne sont pas conçus pour observer les concentrations de méthane mais peuvent identifier l'emplacement précis des fuites majeures de méthane (émettant plus d'une tonne par heure) avec une résolution allant jusqu'à 20 mètres.
Alors qu’en est-il de la mission Sentinel-3 ? Les satellites sont équipés de radiomètres multibandes capables d'observer les bandes infrarouges à ondes courtes sensibles aux concentrations de méthane. Ces satellites assurent une couverture mondiale quotidienne avec une résolution en pixels au sol de 500 mètres.
Dans un article récent publié dans Remote Sensing of Environment, les chercheurs du SRON ont découvert que le satellite Sentinel-3 peut obtenir des valeurs d'amélioration du méthane à partir de ses mesures dans la bande infrarouge à ondes courtes. De manière impressionnante, il a été capable de détecter des fuites maximales de méthane d'au moins 10 tonnes par heure chaque jour, en fonction de facteurs tels que l'emplacement et les conditions de vent. Cela lui confère une position unique pour identifier et surveiller les fuites de méthane.