Хотя все наше внимание приковано к углекислому газу, метан может стать более удобным союзником в борьбе с изменением климата.
Что общего у рисового поля, коровы, болота и угольной шахты? Возможно, на этот вопрос нельзя ответить однозначно, но одно известно наверняка: все они являются источниками газа. Они выделяют метан ― парниковый газ, не настолько известный, как диоксид углерода, но обладающий опасной способностью удерживать тепло. И поскольку его выбросы растут, мир вынужден уделять ему все больше внимания. Ученые и правительства рассматривают сокращение выбросов метана как возможность достижения более быстрых результатов в решении проблемы изменения климата. Однако для этого необходимо знать, какой объем метана выбрасывается в атмосферу, и кто несет за это ответственность.
РЕКЛАМАМетан имеет самое разнообразное природное и антропогенное происхождение. Около трети всех его глобальных выбросов приходится на водно-болотные угодья, где сосредоточено огромное количество органических веществ, вырабатывающих газ в процессе разложения. Сельское хозяйство является крупнейшим источником антропогенных выбросов метана, образуемого преимущественно в результате жизнедеятельности крупного рогатого скота и выращивания сельскохозяйственных культур на затопленных участках. На долю сельского хозяйства приходится более четверти всех выбросов, связанных с деятельностью человека. Метан выбрасывается животными во время выделения продуктов пищеварения и отрыжки, а на рисовых полях он создается под воздействием бактерий, разлагающих органические вещества под водой. Ответственность за другую четверть глобальных выбросов метана лежит на нефтегазовой промышленности, где в результате частых утечек газа он попадает в атмосферу. Кроме того, метан образуется в процессе горения биомассы и при таянии вечной мерзлоты.
Но именно способность метана нагревать атмосферу делает его вторым по значимости фактором изменения климата ― на единицу массы его потенциал удержания тепла в 20 раз больше, чем у углекислого газа. Это означает, что выбросы 1 кг метана соизмеримы с выбросами 84 кг углекислого газа. И поскольку глобальный объем этих выбросов стремительно растет, нам грозит более интенсивное потепление.
Согласно предварительным данным Службы по контролю за изменением климата программы «Коперник» (C3S), в 2020 г. концентрация метана достигла максимальных значений за всю историю спутниковых наблюдений с 2003 г. Эксперты Глобального углеродного проекта отмечают, что в 2017 г. концентрация метана увеличилась на 9% по сравнению с 2000–2006 гг., и называют сельское хозяйство и переработку отходов основными драйверами такого роста. «За последнее десятилетие люди поняли, что [концентрация] метана растет очень быстро, и это стало настоящей проблемой», — говорит д-р Дрю Шинделл, климатолог в университете Дьюка и главный автор Глобального доклада ООН по метану за 2021 г.
Однако вопрос, кто несет за это ответственность, еще остается открытым. «Безусловно, на этот рост оказала сильное влияние деятельность человека, — говорит д-р Илзе Абен, старший научный сотрудник Нидерландского института космических исследований (НИКИ) и одна из ведущих экспертов, работающих с инструментом TROPOMI, установленным на спутнике Sentinel-5P программы «Коперник» для контроля за уровнем метана. — Но отличить природные выбросы от антропогенных всегда сложно».
И если углекислый газ остается в воздухе в течение 300 лет, что обуславливает острую необходимость в снижении его эмиссии, то время жизни метана составляет чуть более 10 лет. Поэтому, сокращая выбросы метана, можно оперативно замедлить темпы изменения климата. «Мы обнаружили, что регулирование [эмиссии] метана эффективно и выгодно, — говорит д-р Шинделл, комментируя доклад ООН. — Например, если мы предпримем меры по сокращению [выбросов] метана в этом году, то увидим изменение его концентрации уже в следующем». И поскольку метан способствует загрязнению воздуха — смешиваясь с выхлопными газами в нижних слоях атмосферы, он участвует в создании озона, вызывающего болезни дыхательных путей — понижение его уровня даст быстрый положительный эффект для здоровья людей.
РЕКЛАМАОднако, что касается климата, то должно пройти около десяти лет, прежде чем мы увидим положительные результаты. «Но все равно это очень быстро по сравнению с другими мерами по замедлению изменения климата», — говорит д-р Шинделл. Например, сокращение выбросов метана в нефтегазовом секторе на 45% в течение следующих четырех лет, что равно закрытию 1300 угольных электростанций, положительно скажется на климате в последующие 20 лет. А в более глобально масштабе, двукратное снижение андрогенных выбросов метана к 2050 г. может понизить температуру на 0,2°C в ближайшие 30 лет, как отметил представитель Европейской комиссии. «Люди пока не сложили всю картину воедино, но поскольку преимущества столь очевидны, будет нетрудно их убедить», — заявляет д-р Шинделл.
Точные данные наблюдений приближают нас к цели
В настоящий момент мы видим активизацию усилий по ограничению выбросов метана. Стратегия ЕС по сокращению выбросов метана ставит амбициозные цели по снижению эмиссии второго после CO2 парникового газа в Европе на 35–37% к 2030 г. (по сравнению с уровнем 2005 г.). В этих целях стратегия ставит задачу по улучшению качества контроля и учета выбросов метана, главным образом, с помощью сервисов Службы мониторинга атмосферы (CAMS). Ранее в этом году Госдепартамент США объявил о выделении 35 млн долларов на реализацию программы REMEDY, в рамках которой будут разработаны технологии снижения выбросов метана в нефтегазовой и угольной промышленностях. Сорок пять стран, на долю которых приходится три четверти мировых выбросов метана, поддержали Глобальную инициативу по метану, направленную на снижение объемов его выбросов в этих отраслях.
Однако сокращение выбросов метана непосредственно в источнике требует тщательного мониторинга. «НИКИ проводит множество измерений, анализируя пробы воздуха, взятые в различных точках мира, — объясняет д-р Абен. — Сеть, в которую входит около 80 станций, довольно неплохо отслеживает глобальные изменения [концентрации] метана. Но этого недостаточно, чтобы понять, где находятся его источники».
«В отличие от углекислого газа, оценка объемов выбросов метана является более сложным процессом, объясняет д-р Серджио Ноче, — научный сотрудник Европейско-средиземноморского центра по вопросам изменения климата и участник Глобального углеродного проекта. — Межправительственная группа экспертов по изменению климата говорит нам, что неопределенность, связанная с выбросами CO2, меньше, чем для метана, возможно, потому, что мы больше знаем об источниках CO2, и располагаем более развитой сетью наблюдения. Что же касается метана, то не существует точных глобальных данных о том, кто его вырабатывает, и отбор проб производится неравномерно […]. По одним странам у нас есть много информации, по другим — мало или вообще ничего».
«Нам действительно нужен глобальный охват, и здесь на помощь приходят наблюдения со спутников, — говорит д-р Абен. — Проведение измерений сопряжено с трудностями, т. к. высвобожденный метан смешивается с воздухом и перемещается. Поэтому в определенном месте мы имеем только среднюю концентрацию метана, но при этом метан, содержание которого вы измеряете, может иметь постороннее происхождение». Однако с помощью инструмента для мониторинга тропосферы (TROPOMI), собирающего данные с пространственным разрешением 5 х 7,5 км и делающего 40 млн измерений в день, можно получить более точную картину выбросов. «У нас впервые появились полностью глобальный охват и высокоточные наблюдения», — говорит д-р Абен.
Для сокращения выбросов метана крайне важно знать, кто является их основными источниками или суперэмиттерами. Однако по-прежнему трудно отделить антропогенные выбросы от природных, поскольку значительное количество метана в атмосфере имеет естественное происхождение. «Иногда нефтяное или газовое оборудование установлено рядом с водно-болотными угодьями, поэтому сложно сказать, какое количество метана выбрасывается из какого источника», — объясняет д-р Абен. И здесь может помочь информация о суперэмиттерах.
TROPOMI ищет именно суперэмиттеров, указывая на такие источники, как угольные шахты или утечки из нефтегазовых систем. «Мы стараемся сосредоточить наше внимание на источниках, которые выделяются из общего ряда, и тщательно их анализировать. Мы охотимся за легкой добычей, — рассказывает д-р Абен. — Мы сотрудничаем с другими компаниями, имеющими небольшие спутники, которые могут измерять метан на локальном уровне». После того как TROPOMI обнаружит выбросы на глобальном уровне, он передает информацию о подозрительных локациях небольшим спутникам, чтобы те могли получить детальное изображение местности и определить инфраструктуру, ответственную за выбросы.
Kayrros — европейский технологический стартап — использует данные спутника Sentinel-5P, а также данные на местности и искусственный интеллект для глобального мониторинга уровня метана на своей платформе Methane Watch platform. Сотрудники Kayrros тоже «охотятся» за суперэмиттерами и предоставляют информацию энергетическим компаниям, государственному сектору и другим организациям. «Компании хотят иметь четкое представление о своих выбросах, чтобы соблюдать нормативные требования по минимизации воздействия на окружающую среду и уровню метана», — говорит Антуан Ростанд, основатель и президент Kayrros. Компания планирует сотрудничество с Международным энергетическим форумом, крупнейшей в мире организацией в области энергетики, с целью разработки методики измерения содержания метана, которая поможет энергетическому сектору более точно отслеживать локации с наибольшими выбросами и устанавливать обоснованные цели по их снижению в рамках своих планов выполнения обязательств согласно Парижскому соглашению.
Повышение качества спутниковых наблюдений и снижение неопределенности поможет активизировать усилия по борьбе с выбросами метана, которая еще только начинается. «Мы все еще должны тщательно сортировать данные. Только избавившись от помех, вызываемых облаками, мы сможем что-то сказать об эмиссиях метана. Однако, благодаря планам по запуску новых спутников и использованию небольших спутников, настроенных на более точные изменения, мы увидим, что со временем эти инструменты будут давать данные более высокого качества», — говорит д-р Абен.
Количественная оценка выбросов метана остается сложной задачей
Несмотря на данные наблюдений, повышение концентрации метана в 2020-х годах продолжают вызывать споры. «У нас действительно нет объяснений», — говорит д-р Фредерик Шевальер, научный сотрудник Лаборатории по изучению климата и экологии в Жиф-сюр-Иветт (Франция), утверждая, что трудно объяснить рост только одним фактором. Необходимы дополнительные исследования, чтобы понять, как природные источники метана реагируют на изменение климата, и может ли изменение режима осадков и температур вызвать повышение объемов выбросов метана. «Некоторые исследования показывают, что с увеличение температуры водно-болотные угодья выделяют больше метана», — говорит д-р Абен.
РЕКЛАМАХотя, если посмотреть на ситуацию, наблюдавшуюся несколько лет назад, то, согласно данным Глобального углеродного проекта, выбросы метана из природных источников ненамного превысили среднее значение за период 2000–2006 гг. С другой стороны, сельскохозяйственные выбросы метана в 2017 г. выросли примерно на 12% в результате увеличения потребления красного мяса, а выбросы метана, связанные с ископаемым топливом, увеличились на 17%.
По крайней мере в сегодняшних условиях сократить выбросы метана в нефтегазовой промышленности намного проще, чем убедить людей есть меньше мяса. В добывающей промышленности имеется целый ряд новых технологий, призванных заменить старую инфраструктуру, сократить утечки и извлекать метан, но специалистам нужна информация о том, где именно им нужно действовать. Руководители производственных объектов могут использовать данные спутниковых наблюдений для нахождения и устранения утечек, о которых они, возможно, и не подозревали, что в итоге сэкономит им деньги. «Но они не спешат прикладывать серьезные усилия до тех пор, пока не будет четких норм, регулирующих выбросы метана», — объясняет Антуан Ростанд из Kayrros. Что же касается животноводства, то здесь все обстоит немного сложнее. Стратегии по сокращению выбросов рассматривают возможности изменения рациона питания крупного рогатого скота и более грамотное обращения с отходами агропромышленного сектора. Некоторые решения включают применение анаэробных бактерий для связывания выделяемого навозом метана, а также использование морских водорослей для корма скота, что, по оценкам ученых, снизит выбросы метана в атмосферу на 82%.
Измерение объемов выбросов метана по-прежнему имеет важное значение для продвижения изменений в отраслях связанных с большими количествами этого газа, причем, по оценке Международного энергетического агентства, 40% выбросов можно сократить без дополнительных затрат. Международная обсерватория выбросов метана, созданная недавно по инициативе ООН и Европейской комиссии, ставит целью улучшение мониторинга метана путем создания более полной картины выбросов с использованием отчетов компаний, спутниковых данных и научных исследований. «Люди понимают, что, имея данные измерений, они могут что-то предпринять, — говорит д-р Абен. — Дело движется медленно и нам потребуется время, но мы уверены, что в итоге положительные результаты будут достигнуты».
