ภาพรวมของวิธีการตรวจจับมีเทนในชั้นบรรยากาศ

กิจกรรมของมนุษย์นับตั้งแต่การปฏิวัติอุตสาหกรรมครั้งแรกได้ทำให้ความเข้มข้นของมีเทนในชั้นบรรยากาศเพิ่มขึ้นมากกว่าสองเท่า ในขณะที่การปล่อยมีเทนคิดเป็น 3% ของการปล่อยก๊าซเรือนกระจกทั้งหมดโดยมวล แต่แรงผลักดันการแผ่รังสี (หรือแรงผลักดันด้านสภาพภูมิอากาศ) ของมีเทนคิดเป็น 23% ของการแผ่รังสีทั้งหมด รายงานการปล่อยมีเทนปี 2023 ที่เผยแพร่โดย GHGSat แสดงให้เห็นว่า ณ สิ้นปี 2023 การปล่อยมีเทนทั่วโลกสูงถึงประมาณ 378 ล้านตัน CO2e ซึ่งเป็นสองเท่าของปริมาณที่ปล่อยออกมาในปี 2022 ปัจจุบัน มีเทนเป็นก๊าซเรือนกระจกที่ใหญ่เป็นอันดับสองรองจากคาร์บอนไดออกไซด์และกำลังได้รับความสนใจอย่างมากในทุกประเทศเศรษฐกิจหลักทั่วโลก

การตรวจจับก๊าซมีเทนในชั้นบรรยากาศอย่างเป็นระบบเริ่มต้นขึ้นในทศวรรษ 1880 โดยโครงการ Global Atmosphere Watch (GAW) ขององค์การอุตุนิยมวิทยาโลก (WMO) วิธีการตรวจจับก๊าซมีเทนในชั้นบรรยากาศสามารถแบ่งออกเป็นประเภทต่างๆ ได้ โดยขึ้นอยู่กับแพลตฟอร์มที่ติดตั้งเครื่องตรวจจับ ได้แก่ วิธีการตรวจจับบนพื้นดิน วิธีการตรวจจับบนอวกาศ และวิธีการตรวจจับจากอวกาศ

△แผนผังการกระจายไซต์งาน TCCON ทั่วโลก

การตรวจจับจากภาคพื้นดิน

การตรวจจับจากภาคพื้นดินเริ่มต้นขึ้นก่อน และปัจจุบันเครือข่ายการสังเกตการณ์มีเทนจากภาคพื้นดินที่สำคัญระดับโลก ได้แก่ เครือข่ายการสังเกตการณ์ปริมาณคาร์บอนทั้งหมด (TCCON) และเครือข่ายการตรวจจับความปั่นป่วนและการเปลี่ยนแปลงในชั้นบรรยากาศแห่งชาติ (NDACC)

การตรวจวัดภาคพื้นดินมีความไวสูงและสามารถให้ข้อมูลการตรวจวัดมีเทนในบรรยากาศที่มีความแม่นยำสูง แต่จำนวนสถานีภาคพื้นดินที่กระจายอยู่ทั่วโลกมีจำกัด และการกระจายตัวทางพื้นที่ก็ไม่สม่ำเสมอ โดยมีสถานีตรวจวัดครอบคลุมน้อยในอเมริกาใต้ แอฟริกา โอเชียเนีย และเอเชีย

△การตรวจจับมีเทนในชั้นบรรยากาศโดยใช้เครื่องจักร

การตรวจจับจากอวกาศ

ในด้านการตรวจจับทางอากาศ มีการพัฒนาเครื่องตรวจจับทางอากาศหลายประเภท ได้แก่ Airborne Laser Infrared Absorption Spectrometer (ALIAS), Airborne Atmospheric Trace Gas Chromatograph (ALIAS-II), Gas Monitoring Lidar (GML), NASA's Next Generation Airborne Visible/Infrared Imaging Spectrometer (AVIRIS-NG), GHGSat's Airborne Spectrometer (GHGSat-AV) และ MethaneSAT Airborne Simulator (MethaneAIR)

การตรวจจับจากทางอากาศช่วยให้สามารถตรวจจับได้แบบเรียลไทม์ ณ สถานที่จริง ทำให้สามารถสำรวจทางอากาศได้อย่างรวดเร็วภายในระยะที่กำหนด และตอบสนองต่อการรั่วไหลของก๊าซมีเทนในชั้นบรรยากาศที่ต้องสงสัยได้อย่างฉับไว การตรวจจับจากทางอากาศสามารถวัดปริมาณการปล่อยก๊าซมีเทนที่เกิน 10 กิโลกรัมต่อชั่วโมงได้อย่างสม่ำเสมอ และเครื่องวัดสเปกตรัมบางชนิดยังสามารถวัดปริมาณการปล่อยก๊าซที่ต่ำกว่า 5 กิโลกรัมต่อชั่วโมงได้อีกด้วย

△ความสามารถในการตรวจจับมีเทนในชั้นบรรยากาศจากอวกาศ

การสำรวจโดยใช้ดาวเป็นฐาน

นับตั้งแต่ปี 1990 การสำรวจระยะไกลด้วยดาวเทียมถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายมากขึ้นในการตรวจสอบองค์ประกอบของชั้นบรรยากาศ สหรัฐอเมริกา ประเทศในสหภาพยุโรป ญี่ปุ่น แคนาดา และจีน ได้ทยอยปล่อยดาวเทียมที่มีความสามารถในการตรวจจับก๊าซมีเทนในชั้นบรรยากาศหลายดวง ทำให้เกิดระบบตรวจจับก๊าซมีเทนแบบหลายระดับพื้นที่ครอบคลุมทั่วโลก ภูมิภาค และแหล่งกำเนิดต่างๆ เมื่อประสิทธิภาพของเซ็นเซอร์บนดาวเทียมดีขึ้น ความแม่นยำในการตรวจจับก็เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง

การตรวจจับจากอวกาศช่วยชดเชยข้อจำกัดด้านความครอบคลุมเชิงพื้นที่ของการตรวจจับจากภาคพื้นดินและจากอวกาศ การตรวจจับจากภาคพื้นดินและจากอวกาศให้ข้อมูลสำหรับการตรวจสอบความถูกต้องของการตรวจจับจากอวกาศ วิธีการตรวจจับทั้งสามวิธี ได้แก่ การตรวจจับจากภาคพื้นดิน จากอวกาศ และจากอวกาศ ต่างก็เสริมซึ่งกันและกัน โดยเป็นรากฐานข้อมูลสำหรับการตรวจจับก๊าซมีเทนในชั้นบรรยากาศ นอกจากนี้ยังให้ข้อมูลการตรวจสอบและสนับสนุนการจัดทำบัญชีการปล่อยมลพิษแบบจากล่างขึ้นบนผ่านแนวทางจากบนลงล่างด้วย