État actuel du développement des satellites de détection de méthane à source ponctuelle

Les inventaires d'émissions de méthane utilisent généralement une approche ascendante, reliant les émissions aux activités de production associées afin d'orienter les stratégies de contrôle des émissions. Les observations atmosphériques de méthane, quant à elles, utilisent une approche descendante pour améliorer l'estimation de la concentration des émissions de méthane. Les observations satellitaires du méthane ont suscité un vif intérêt en raison de leur fréquence d'observation élevée et de leur couverture mondiale. Parmi celles-ci, la détection de la concentration de méthane dans la colonne atmosphérique par spectroscopie infrarouge à ondes courtes permet d'atteindre une sensibilité de détection proche de l'unité.

△ Instrument satellite à infrarouge à ondes courtes (SWIR) pour le méthane

Selon l'objectif d'observation, les charges utiles des satellites infrarouges à ondes courtes dédiés à l'étude du méthane se répartissent en deux grandes catégories : les imageurs régionaux et les imageurs de sources ponctuelles. Les imageurs régionaux visent à observer les émissions totales à l'échelle mondiale ou régionale avec une résolution spatiale de 0,1 à 10 km. Les imageurs de sources ponctuelles offrent une haute résolution spatiale (inférieure à 60 m) et sont principalement utilisés pour cartographier les panaches afin d'identifier et de quantifier les émissions d'une source unique. Comparés aux imageurs régionaux, les imageurs de sources ponctuelles présentent une résolution spatiale plus fine, mais leur précision d'inversion est relativement moindre.

△Classification de la détection du méthane atmosphérique aux échelles mondiale, régionale et de source ponctuelle

Le potentiel des spectromètres imageurs terrestres spatiaux pour la détection des sources ponctuelles de méthane a été démontré pour la première fois lors de la détection d'une fuite de gaz naturel sur le site de stockage de gaz d'Ariso Canyon, grâce au spectromètre Hyperion. Des capteurs hyperspectraux tels que PRISMA ont permis de quantifier les émissions ponctuelles de méthane d'environ 500 kg h⁻¹. Le satellite GHGSat-D, lancé en 2016 et premier satellite dédié à la quantification des sources ponctuelles de méthane, possède une résolution spatiale effective de 50 × 50 m² et une précision de 12 % à 25 % (selon le type de surface). Entre 2020 et 2022, cinq autres satellites de la série GHGSat, d'une précision d'environ 1 % à 2 %, ont été lancés, formant une constellation à revisite rapide. L'imageur hyperspectral du satellite Gaofen-5 02, de fabrication chinoise, ciblant les sources d'émissions de méthane importantes en Chine et aux États-Unis, ainsi que les sources ponctuelles de méthane dans les mines de charbon de la province du Shanxi, peut quantifier les émissions de méthane de sources ponctuelles d'environ 700 à 16 000 kg h⁻¹. Par ailleurs, des instruments multispectraux tels que Sentinel-2, Landsat et WorldView-3 sont également capables de détecter et de quantifier les très grandes sources ponctuelles d'émissions de méthane.

△Bassin permien (Texas et Nouveau-Mexique), juillet 2020

observations satellitaires du méthane atmosphérique

Les spectromètres satellitaires actuels possèdent des seuils de détection allant de 100 à 10 000 kg h⁻¹, ce qui leur permet de surveiller d'importantes sources ponctuelles d'émissions de méthane, de découvrir des sources d'émissions jusqu'alors inconnues et de quantifier les émissions totales. Grâce au développement des constellations de satellites de détection des sources ponctuelles de méthane, notamment GHGSat et Carbon Mapper, et à la future constellation de satellites Xiguang de l'Académie chinoise des sciences (CAS), les prochaines années verront une nette amélioration de l'intégrité, de la couverture spatiale et de la fréquence de revisite des systèmes d'observation des sources ponctuelles grâce à des observations intensives. Ces progrès contribueront à une meilleure compréhension du caractère intermittent des émissions de méthane.