Исследование устраняет устойчивый разрыв в измерениях выбросов метана при добыче природного газа
Новое исследование дает ответы на вопросы, которые десятилетиями ставили в тупик политиков, ученых и регулирующие органы: какой общий объем парникового газа — метана — выбрасывается в результате операций с природным газом в США? И почему различные методы оценки, применявшиеся в разных нефтегазоносных бассейнах США, давали расходящиеся результаты?
Исследование под руководством Университета штата Колорадо, опубликованное 29 октября в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), стало результатом масштабной полевой кампании с участием нескольких институтов — Basin Methane Reconciliation Study. Ученые обнаружили, что эпизодические выбросы метана, происходящие в основном в дневное время при техническом обслуживании на нескольких объектах в любой конкретный день, могут объяснять, почему прежние оценки общих выбросов не совпадали.
Исследователи значительно продвинулись в методах количественной оценки выбросов на уровне бассейна и пролили новый свет на важные процессы эмиссии благодаря неоценимой помощи отраслевых партнеров.
«Наше исследование уникально по своему масштабу и подходу, — сказал Дэн Циммерле, старший автор статьи в PNAS и старший научный сотрудник Института энергетики CSU. — Оно использовало одновременные наземные и авиационные измерения, а также данные о работе объектов на местах, что позволило снизить неопределенности предыдущих исследований».
В исследовании участвовали ученые из CSU, Колорадской горной школы, Университета Колорадо в Боулдере, NOAA (Национального управления океанических и атмосферных исследований США) и Национальной лаборатории возобновляемой энергии. Полевая кампания прошла в 2015 году в сланцевом газоносном бассейне Фейетвилл (Аркома, Арканзас).
Кампания объединила более 60 исследователей, которые проводили согласованные измерения ключевых источников выбросов на уровне объектов и оборудования. Также выполнялась серия облетов на самолете для сбора данных в тот же период, что и наземные измерения. Целью было изучить устойчивый разрыв между двумя широко используемыми методами оценки выбросов метана: «снизу вверх» (например, метод EPA, основанный на измерениях репрезентативной выборки устройств) и «сверху вниз» (например, авиационные измерения для определения общих выбросов в регионе). Ранее оценки на основе авиационных замеров, как правило, были статистически выше.
«Ключом к нашему успеху было то, что все работали в одном поле в одно и то же время, — отметила Габриэль Петрон, научный руководитель группы измерений «сверху вниз». — Сравнивая достоинства и недостатки нескольких методов, мы смогли составить гораздо более полную и, как мы считаем, точную картину ландшафта выбросов метана».
Итоговая статья в PNAS обобщила все данные. В ней впервые напрямую сравнили оценку «снизу вверх», учитывающую местоположение и время выбросов, с оценкой «сверху вниз», полученной с помощью авиационных измерений. Ключевым выводом стала важность учета времени измерений и дневных работ по техническому обслуживанию, которые могут вызывать кратковременные периоды высоких выбросов. Например, процесс «ручной разгрузки жидкостей» для восстановления потока газа часто происходит днем, примерно в то же время, когда проводятся авиационные измерения. Эта суточная изменчивость может объяснять, почему предыдущие оценки по данным самолетов были выше.
Впервые в этом исследовании ученые показали, что пространственная изменчивость выбросов метана в бассейне, полученная по авиационным данным, воспроизводится высокодетальной моделью эмиссии «снизу вверх», разработанной командой CSU. Работа с отраслевыми экспертами предоставила команде бесценный полный доступ к объектам для измерений и детальные операционные данные, что улучшило понимание масштабов и времени выбросов.
«Мы выяснили, что у нас есть два хороших метода измерений. Но чтобы их сравнивать, необходимо учитывать время и место выбросов», — сказал ведущий автор статьи в PNAS Тим Вон. Применимость этих результатов к другим бассейнам пока неизвестна без понимания временного характера выбросов в них.