由于無(wú)法解釋的氣體釋放對(duì)事件的環(huán)境影響提出了一個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題，一套攜帶光學(xué)和雷達(dá)成像儀器的互補(bǔ)地球觀測(cè)衛(wèi)星被要求對(duì)波羅的海的氣體泄漏氣泡進(jìn)行定性。

雖然甲烷部分溶解于水后來(lái)作為二氧化碳釋放，沒(méi)有毒性，但它卻是我們大氣層中導(dǎo)致氣候變化的第二種最豐富的人為溫室氣體。

(資料圖片)

當(dāng)加壓的氣體通過(guò)破損的管道泄漏并迅速向海面移動(dòng)時(shí)，氣泡的大小隨著壓力的降低而增加。到達(dá)海面后，大氣泡擾亂了管道破裂位置上方的海面。從太空中可以從幾個(gè)方面看到海面上的氣體氣泡的特征。

由于該地區(qū)持續(xù)的云層覆蓋，從光學(xué)衛(wèi)星獲取圖像被證明是非常困難的。由Pléiades Neo和Planet（都是ESA Third Party任務(wù)計(jì)劃的一部分）拍攝的高分辨率圖像顯示，干擾范圍在500至700米的海面上。

幾天后，隨著管道內(nèi)氣體的排空，人們看到甲烷擾動(dòng)的估計(jì)直徑明顯縮小。哥白尼哨兵2號(hào)和美國(guó)Landsat 8任務(wù)拍攝的圖像證實(shí)了這一點(diǎn)。

由于像這樣的干擾導(dǎo)致海面的“粗糙化”，這增加了合成孔徑雷達(dá)(SAR)儀器觀察到的反向散射，這些儀器對(duì)如此規(guī)模的海面變化極為敏感。這些儀器包括哥白尼哨兵-1和ICEYE星座上的儀器--第一個(gè)加入Copernicus Contributing任務(wù)艦隊(duì)的新空間公司。

ESA的海洋和冰雪科學(xué)家Craig Donlon說(shuō)道：“主動(dòng)微波雷達(dá)儀器的威力在于它們可以通過(guò)云層在大范圍內(nèi)以高空間分辨率監(jiān)測(cè)冒泡甲烷的海洋表面特征，克服了光學(xué)儀器的主要限制之一。這使我們能更全面地了解災(zāi)難及其相關(guān)事件的時(shí)間。”

其中一個(gè)斷裂發(fā)生在丹麥博恩霍爾姆島的東南。9月24日哨兵一號(hào)的圖像顯示水面沒(méi)有受到干擾。然而9月28日晚間經(jīng)過(guò)該地區(qū)的一顆ICEYE衛(wèi)星獲得的圖像顯示，破裂處上方的海面出現(xiàn)了擾動(dòng)。

所釋放的甲烷情況如何？

盡管光學(xué)衛(wèi)星可以為我們提供水面上冒泡的甲烷的半徑，但它們提供的關(guān)于有多少甲烷被釋放到大氣中的信息卻很少。

監(jiān)測(cè)水面上的甲烷是非常困難的，因?yàn)樗樟舜蟛糠钟糜诩淄檫b感的短波紅外波長(zhǎng)的太陽(yáng)光。這限制了到達(dá)傳感器的光量，因此，在高緯度地區(qū)測(cè)量海面上的甲烷濃度極為困難。

GHGSat是空間甲烷排放監(jiān)測(cè)的領(lǐng)導(dǎo)者，也是ESA Third Party任務(wù)計(jì)劃的一部分，它的衛(wèi)星任務(wù)則是使用其高分辨率（約25米）的衛(wèi)星群測(cè)量北溪2號(hào)天然氣管道的泄漏。通過(guò)讓其衛(wèi)星在更大的視角下獲得測(cè)量結(jié)果，GHGSat能夠瞄準(zhǔn)太陽(yáng)光在海面上反射最強(qiáng)的區(qū)域--被稱為“閃光點(diǎn)”。

9月30日，從其第一次甲烷濃度測(cè)量中得出的估計(jì)排放率為每小時(shí)79,000公斤--使其成為GHGSat從單一點(diǎn)源檢測(cè)到的最大甲烷泄漏。這個(gè)速度是非常高的，特別是考慮到這是在最初的破壞后的四天，并且這還只是管道中四個(gè)破裂點(diǎn)中的一個(gè)。

GHGSat歐洲總監(jiān)Adina Gillespie說(shuō)道：“可以預(yù)見(jiàn)的是，媒體和世界已經(jīng)轉(zhuǎn)向太空來(lái)了解北溪工業(yè)災(zāi)難的規(guī)模。在我們等待對(duì)原因的進(jìn)一步調(diào)查時(shí)，GHGSat迅速做出反應(yīng)并測(cè)量了每小時(shí)79,000公斤來(lái)自泄漏的甲烷。我們將繼續(xù)為北溪管道站點(diǎn)分配GHGSat衛(wèi)星的任務(wù)，直到我們不再檢測(cè)到排放物。”

哥白尼哨兵-5P、Altius和Flex任務(wù)經(jīng)理Claus Zehner提到：“除了GHGSat，哥白尼哨兵-2號(hào)衛(wèi)星還提供了這次管道泄漏所排放的甲烷濃度測(cè)量，這突出了以協(xié)同方式使用公共資助和商業(yè)衛(wèi)星的可行性。”

環(huán)境影響

雖然當(dāng)時(shí)是關(guān)閉的，但北溪的兩根管子所含的氣體足以釋放30萬(wàn)噸甲烷--是2015-16年幾個(gè)月內(nèi)加州艾莉索峽谷泄漏量的兩倍多。

盡管它可能很大，但跟石油和天然氣行業(yè)每年排放的8000萬(wàn)噸相比，北溪的釋放量顯得相形見(jiàn)絀。最新的釋放量約相當(dāng)于全球一天半的甲烷排放量。

哨兵-5P衛(wèi)星的甲烷觀測(cè)可以觀察到世界各地強(qiáng)點(diǎn)源的甲烷濃度增強(qiáng)的區(qū)域。衛(wèi)星觀測(cè)是一個(gè)可以改善對(duì)排放強(qiáng)度估計(jì)的強(qiáng)大工具，其能力是跟蹤它們?nèi)绾坞S時(shí)間變化。它們?cè)谔綔y(cè)以前未知的排放源方面也非常有用。

展望未來(lái)，即將到來(lái)的大氣哥白尼人為二氧化碳監(jiān)測(cè)任務(wù)(CO2M)將攜帶一個(gè)近紅外光譜儀，從而以良好的空間分辨率測(cè)量大氣中的二氧化碳，不過(guò)也包括甲烷。這項(xiàng)任務(wù)將為歐盟提供一個(gè)獨(dú)特和獨(dú)立的信息來(lái)源以評(píng)估政策措施的有效性，另外還將跟蹤其對(duì)歐洲去碳化和實(shí)現(xiàn)國(guó)家減排目標(biāo)的影響。

ESA負(fù)責(zé)哥白尼大氣任務(wù)的科學(xué)家Yasjka Meijer評(píng)論道：“CO2M任務(wù)將提供全球覆蓋，并有一個(gè)特殊的水上模式，從而通過(guò)向太陽(yáng)光點(diǎn)看來(lái)增加觀察到的輻射率，然而它同樣還會(huì)受到云層的限制。”