GHGSat-C1 “Iris”卫星的艺术效果图。（图片来源：@ GHGSat Inc）
四年前，大气科学家Thomas Lauvaux在向宾夕法尼亚州官员介绍他对本地甲烷排放的测量结果时，将原本枯燥的数据用红色柱状图标注在地图上。可以清楚地看到，位于该州东南部匹兹堡附近的煤矿和农田是排放热点区域。Lauvaux认为将这些原本不可见的气体羽流进行可视化处理，能够帮助决策者和业界领袖关注温室气体，尤其是甲烷的排放源，（这些温室气体的排放）正进一步恶化本就糟糕的气候危机。
二氧化碳虽然是含量最高的温室气体，但甲烷的“加热”效率却是前者的80倍。自工业革命至今地球升温达0.8摄氏度，这之中有四分之一要归咎于甲烷，包括油气生产、化石燃料发电厂和车辆、数百万计工业规模养殖的奶牛打嗝以及垃圾填埋都会释放甲烷。要想采取行动，企业和州监管者就必须了解排放源的具体位置以及各自的排放量。Lauvaux向美国宾州官员展示的地图中用到的地面传感器，无法在更大的范围细致监测各种各样的排放源。
而卫星，虽能监控大片区域，但却难以提供细节信息。这些方法各自的局限性令监控甲烷的努力出现漏洞。不过，更廉价的卫星技术开始将卫星的大范围监控和地面测量站的（高）精度结合起来。这一进步令探测难以发觉的排放源并展开精确测量变得更加容易。一些初创公司和非营利组织正在利用这一技术变革，来帮助企业了解其业务中的排放水平，并敦促污染最严重的企业承担责任。
“一旦我们有了这种能探测甲烷的小卫星，就可以精确地将排放源定位到油气井口”，了解甲烷的排放源“便没有问题了”。致力于此的公司之一，位于美国加州帕洛阿尔托市的Bluefield技术公司创始人兼CEO Yotam Ariel认为。
直升机飞过已知的（甲烷）排放源，以测试其搭载的Bluefield公司的甲烷探测设备。（图片来源：@ Technologies Inc.）
竞争者何在
以前，科学家要想知道排放细节，将地面传感器放到排放源附近是唯一的选择。但除非科学家团队驾车进行费时的调查，这种方法存在着很大的局限性，也只能用来测量已知的排放点，（调查）大片区域是不现实的。卫星却可以监控一大片区域，另外，由于使用的是同一个传感器，因此不同区域之间的数据可以进行对比。不过，供职于法国图卢兹空中客车空间与防务公司的一位工程师表示，直到最近，卫星的成本仍然太高，它们搭载的光学传感器也达不到地面传感器的精度。
过去十年间这一态势开始出现变化，市场需求的扩大推动了电子设备的小型化和火箭发射成本的降低。这使得发展更小、更便宜同时搭载着能够定位局部区域传感器的卫星成为可能。一些公司和一家环保组织已经开始行动，利用卫星的这一功能来为行业和急需了解甲烷排放源细节的决策者服务。但迫于漫长的计划过程，政府和航空公司在将重心从监测局部和全球的甲烷上转移开来进展缓慢。2016年，总部位于蒙特利尔的GHGSat公司首次发射了概念验证卫星，这一名为Claire的卫星成功探测到了设定区域排放的甲烷。
另外一小部分组织也纷纷效仿。非营利环境保护基金会已经召集了多家公司来开发名为MethaneSAT的项目，一旦在2021年发射成功，它将提供全球80%的主要油气产地的周覆盖率，其数据将免费开放给需要可靠独立的排放测量数据的决策者。覆盖范围很广意味着可以作为高分辨率卫星的补充，比如GHGSat公司设计的能够定位特定区域的卫星。GHGSat公司的董事长Stephane Germain表示，这两个组织还希望在GHGSat规划中的数据库上展开合作，该数据库收集了来自世界各地的测量数据，并利用人工智能分析不同公司、工厂和区域的排放趋势，以“更好地控制并降低（甲烷）排放量。”
业内和政府监管者都对这些私人卫星监测服务表现出兴趣。举例来说，Bluefield和位于旧金山的Planet Labs公司正在与美国加州政府合作一些甲烷检测项目，包括找出油气工厂、垃圾填埋场甚至成群乳牛排放的甲烷羽流。Ariel表示，虽然Bluefield公司还未发射其首颗甲烷探测卫星（预计于2020年发射），但多家大型油气公司已经预约成为其客户，以便在决策者将这些新获取的数据用于污染监管之前，测量并逐渐降低其（甲烷）排放量。
Lauvaux提到，这些卫星公司保持独立性也非常重要，因为环境组织和学术研究人员曾与工业界和包括美国环境保护机构在内的监管部门发生过冲突——就研究人员所说的甲烷泄露被低估一事。Lauvaux是法国Paris-Saclay大学气候与环境实验室的主管，也在从事相关研究。
Bluefield公司的客户从用户界面看到的甲烷羽流模型。（图片来源：@ Bluefield Technologies Inc.）
发挥卫星数据的作用
正在协调欧盟太空碳观测站(SCARBO)的Lizon-Tati认为，GHGSat和Bluefield这样的公司能否实现他们的宏伟愿景还有待观察。SCARBO项目预计从2030年开始为监测甲烷和二氧化碳（的排放）水平开发更便宜、监测频率更高的小型传感器。她还表示，现在很难确定（这些私营公司）开发的传感器能否满足甲烷测量所要求的精度。截至目前，GHGSat和Bluefield仍在通过测量已知的甲烷排放源和可控的甲烷释放量，并与地面传感器和政府卫星的测量结果进行比较，来测试他们的甲烷探测器。
Lauvaux希望这些正在建设自己的排放监测卫星的公司能够允许学术或联邦实验室评估其方法。在已发表的研究中，GHGSat已和多所大学的研究团队建立了合作。Bluefield的Ariel表示，他的公司会开放一些没有商业价值、但仍具有科研价值的甲烷排放数据供科学家们下载，比如从报废的油气井、老旧的煤矿、填埋场以及北极附近融化中的冻土中测量的数据。
如果这些公司能够在卫星监控排放方面开创一片新领域，这将会在许多方面带来有意义的改变。Lauvaux认为，如果他们能帮助企业迅速定位并修理油井平台和管网中的甲烷泄露点，就在解决排放问题上发挥了作用。此外还会带来许多潜在的益处，因为大量的卫星数据能够帮助绘制一张清晰的可视化图片来呈现“空气中漂浮的大量甲烷”，这会在除参与者以外的普通民众中产生共鸣。一旦有足够多的民众关注这一问题，就会推动更多的政府机构采取行动。
Lauvaux表示，“气候变化既看不见也摸不着，是一个难以察觉到的东西。但当你开始看到甲烷从水塘中喷涌而出时，卫星图片就足以说明问题了。”
翻译：张宇哲
审校：董子晨曦
作者：Jeremy Hsu
引进来源：科学美国人
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