动态焦点:卫星图像提供对北溪管道泄漏的观察

由于无法解释的气体释放对事件的环境影响提出了一个严重的问题，一套携带光学和雷达成像仪器的互补地球观测卫星被要求对波罗的海的气体泄漏气泡进行定性。

(资料图)

虽然甲烷部分溶解于水后来作为二氧化碳释放，没有毒性，但它却是我们大气层中导致气候变化的第二种最丰富的人为温室气体。

当加压的气体通过破损的管道泄漏并迅速向海面移动时，气泡的大小随着压力的降低而增加。到达海面后，大气泡扰乱了管道破裂位置上方的海面。从太空中可以从几个方面看到海面上的气体气泡的特征。

由于该地区持续的云层覆盖，从光学卫星获取图像被证明是非常困难的。由Pléiades Neo和Planet（都是ESA Third Party任务计划的一部分）拍摄的高分辨率图像显示，干扰范围在500至700米的海面上。

几天后，随着管道内气体的排空，人们看到甲烷扰动的估计直径明显缩小。哥白尼哨兵2号和美国Landsat 8任务拍摄的图像证实了这一点。

由于像这样的干扰导致海面的“粗糙化”，这增加了合成孔径雷达(SAR)仪器观察到的反向散射，这些仪器对如此规模的海面变化极为敏感。这些仪器包括哥白尼哨兵-1和ICEYE星座上的仪器--第一个加入Copernicus Contributing任务舰队的新空间公司。

ESA的海洋和冰雪科学家Craig Donlon说道：“主动微波雷达仪器的威力在于它们可以通过云层在大范围内以高空间分辨率监测冒泡甲烷的海洋表面特征，克服了光学仪器的主要限制之一。这使我们能更全面地了解灾难及其相关事件的时间。”

其中一个断裂发生在丹麦博恩霍尔姆岛的东南。9月24日哨兵一号的图像显示水面没有受到干扰。然而9月28日晚间经过该地区的一颗ICEYE卫星获得的图像显示，破裂处上方的海面出现了扰动。

所释放的甲烷情况如何？

尽管光学卫星可以为我们提供水面上冒泡的甲烷的半径，但它们提供的关于有多少甲烷被释放到大气中的信息却很少。

监测水面上的甲烷是非常困难的，因为水吸收了大部分用于甲烷遥感的短波红外波长的太阳光。这限制了到达传感器的光量，因此，在高纬度地区测量海面上的甲烷浓度极为困难。

GHGSat是空间甲烷排放监测的领导者，也是ESA Third Party任务计划的一部分，它的卫星任务则是使用其高分辨率（约25米）的卫星群测量北溪2号天然气管道的泄漏。通过让其卫星在更大的视角下获得测量结果，GHGSat能够瞄准太阳光在海面上反射最强的区域--被称为“闪光点”。

9月30日，从其第一次甲烷浓度测量中得出的估计排放率为每小时79,000公斤--使其成为GHGSat从单一点源检测到的最大甲烷泄漏。这个速度是非常高的，特别是考虑到这是在最初的破坏后的四天，并且这还只是管道中四个破裂点中的一个。

GHGSat欧洲总监Adina Gillespie说道：“可以预见的是，媒体和世界已经转向太空来了解北溪工业灾难的规模。在我们等待对原因的进一步调查时，GHGSat迅速做出反应并测量了每小时79,000公斤来自泄漏的甲烷。我们将继续为北溪管道站点分配GHGSat卫星的任务，直到我们不再检测到排放物。”

哥白尼哨兵-5P、Altius和Flex任务经理Claus Zehner提到：“除了GHGSat，哥白尼哨兵-2号卫星还提供了这次管道泄漏所排放的甲烷浓度测量，这突出了以协同方式使用公共资助和商业卫星的可行性。”

环境影响

虽然当时是关闭的，但北溪的两根管子所含的气体足以释放30万吨甲烷--是2015-16年几个月内加州艾莉索峡谷泄漏量的两倍多。

尽管它可能很大，但跟石油和天然气行业每年排放的8000万吨相比，北溪的释放量显得相形见绌。最新的释放量约相当于全球一天半的甲烷排放量。

哨兵-5P卫星的甲烷观测可以观察到世界各地强点源的甲烷浓度增强的区域。卫星观测是一个可以改善对排放强度估计的强大工具，其能力是跟踪它们如何随时间变化。它们在探测以前未知的排放源方面也非常有用。

展望未来，即将到来的大气哥白尼人为二氧化碳监测任务(CO2M)将携带一个近红外光谱仪，从而以良好的空间分辨率测量大气中的二氧化碳，不过也包括甲烷。这项任务将为欧盟提供一个独特和独立的信息来源以评估政策措施的有效性，另外还将跟踪其对欧洲去碳化和实现国家减排目标的影响。

ESA负责哥白尼大气任务的科学家Yasjka Meijer评论道：“CO2M任务将提供全球覆盖，并有一个特殊的水上模式，从而通过向太阳光点看来增加观察到的辐射率，然而它同样还会受到云层的限制。”

关键词： 科学探索 卫星图像提供对北溪管道泄漏的观察 cnBeta