Aperçu des méthodes de détection du méthane atmosphérique

Depuis la première révolution industrielle, les activités humaines ont plus que doublé la concentration de méthane dans l'atmosphère. Si les émissions de méthane représentent 3 % des émissions totales de gaz à effet de serre en masse, leur forçage radiatif (ou forçage climatique) représente 23 % du rayonnement total. Le rapport 2023 sur les émissions de méthane, publié par GHGSat, indique qu'à la fin de 2023, les émissions mondiales de méthane ont atteint environ 378 MtCO₂e, soit le double des émissions de 2022. Actuellement, le méthane est le deuxième plus important gaz à effet de serre après le dioxyde de carbone et fait l'objet d'une attention particulière dans toutes les grandes économies mondiales.

La détection systématique du méthane atmosphérique a débuté dans les années 1880 avec la Veille de l'atmosphère globale (VAG) de l'Organisation météorologique mondiale (OMM). Selon la plateforme sur laquelle le détecteur est installé, les méthodes de détection du méthane atmosphérique se classent en trois catégories : les méthodes au sol, les méthodes spatiales et les méthodes basées sur l'espace.

△Carte de répartition mondiale des sites TCCON

Détection au sol

La détection au sol a commencé en premier, et actuellement les principaux réseaux mondiaux d'observation du méthane au sol comprennent le Total Carbon Column Observation Network (TCCON) et le National Disturbance and Change in Atmosphere Detection Network (NDACC).

La détection au sol présente une sensibilité élevée et peut fournir des données de détection du méthane atmosphérique de haute précision, mais le nombre de stations au sol réparties dans le monde est limité et leur répartition spatiale est inégale, avec une faible couverture des stations d'observation en Amérique du Sud, en Afrique, en Océanie et en Asie.

△Détection du méthane atmosphérique par des machines

Détection spatiale

Dans le domaine de la détection aéroportée, une série de détecteurs aéroportés ont été développés, notamment le spectromètre d'absorption laser infrarouge aéroporté (ALIAS), le chromatographe en phase gazeuse atmosphérique aéroporté (ALIAS-II), le lidar de surveillance des gaz (GML), le spectromètre imageur visible/infrarouge aéroporté de nouvelle génération de la NASA (AVIRIS-NG), le spectromètre aéroporté de GHGSat (GHGSat-AV) et le simulateur aéroporté MethaneSAT (MethaneAIR).

La détection aéroportée permet une détection en temps réel et sur site, autorisant des relevés aériens rapides dans un rayon défini et une intervention rapide en cas de suspicion de fuite de méthane atmosphérique. La détection aéroportée permet de quantifier avec précision les émissions de méthane supérieures à 10 kg/h, et certains spectromètres peuvent même quantifier les émissions inférieures à 5 kg/h.

△Capacité de détection du méthane atmosphérique depuis l'espace

Exploration basée sur les étoiles

Depuis 1990, la télédétection satellitaire est de plus en plus utilisée pour surveiller la composition atmosphérique. Les États-Unis, les pays de l'Union européenne, le Japon, le Canada et la Chine ont successivement lancé plusieurs satellites capables de détecter le méthane atmosphérique, constituant progressivement un système de détection spatiale du méthane à plusieurs échelles, couvrant le globe, les régions et les sources ponctuelles. L'amélioration des performances des capteurs satellitaires permet d'accroître progressivement la précision de la détection.

La détection spatiale compense la faible couverture spatiale des détections au sol et spatiales. Ces dernières fournissent des données de vérification pour valider la précision de la détection spatiale. Les trois méthodes de détection (au sol, spatiale et spatiale) se complètent et constituent une base de données essentielle pour la détection du méthane atmosphérique. Elles permettent également de valider et d'étayer les inventaires d'émissions établis selon une approche ascendante, grâce à une approche descendante.