Resumen
El metano, el segundo gas de efecto invernadero más importante después del CO2, tiene un potencial de calentamiento global 84 veces mayor que el CO2 en 20 años y una vida atmosférica corta (~12 años), lo que hace que su reducción sea clave para mitigar el calentamiento global a corto y medio plazo. Las emisiones del sector de combustibles fósiles (gas, petróleo y carbón) representan una de las principales fuentes de metano y ofrecen el mayor potencial de mitigación, aunque aún falta información precisa sobre el origen, volumen y frecuencia de estas emisiones en gran parte del mundo. En este contexto, los satélites han demostrado ser herramientas prometedoras para detectar y monitorear emisiones globalmente, identificando fuentes puntuales. Mientras que tradicionalmente se han usado sensores de baja resolución para estas observaciones en los últimos años se han hecho grandes avances en el desarrollo de nuevos sensores satelitales de alta resolución (20-60 m/pixel) sensibles al metano.
Esta tesis parte de la idea de analizar la capacidad de los nuevos satélites hiperespectrales de alta resolución con potencial para detectar metano y, a partir de ahí, se centra en la explotación de los datos de los distintos satélites de alta resolución para: (1) evaluar su potencial y limitaciones bajo distintos escenarios; (2) desarrollar metodologías para optimizar la detección y cuantificación de emisiones; y (3) estudiar áreas concretas del mundo con potenciales grandes emisiones de metano de origen antropogénico, especialmente zonas de extracción de gas y petróleo.
En esta tesis se recogen tres estudios revisados por pares, y otros cuatro casos de estudio como extensión de la metodología desarrollada aplicada a otras regiones del mundo.
El primer estudio se centra en la cuenca Pérmica de Estados Unidos, conocida por ser uno de los mayores campos de gas y petróleo, y a la vez uno de los principales puntos caliente de emisiones de metano del país. En este estudio, mapeamos la cuenca con los satélites hiperespectrales GaoFen-5, ZY1 y PRISMA con la intención de identificar las distintas fuentes puntuales de emisión y analizarlas según distintas características. El estudio identificó un gran número de emisiones de fuentes puntuales de más de 500 kg/h, la mayoría de las cuales procedían de nuevas instalaciones construidas entre 2018 y 2020, a menudo debido a operaciones ineficientes de quema en antorcha.
En el segundo, combinamos los datos de los satélites hiperespectrales ZY1 y PRISMA con datos de satélites multiespectrales sensibles al metano, en este caso, Sentinel-2 y Landsat, en combinación con los datos de TROPOMI, para mapear y analizar las fuentes puntuales en la costa oeste de Turkmenistán. Gracias al uso sinérgico de los distintos tipos de satélite, hemos sido capaces de detectar y monitorizar en el tiempo cerca de 30 fuentes distintas de emisión, todas ellas ligadas al sector del gas y petróleo. El estudio reveló que las grandes emisiones de metano visibles desde el espacio están relacionadas principalmente con la degradación de antiguas instalaciones de extracción y procesamiento de petróleo.
Tercero, testearemos la capacidad de detección de metano de distintos satélites de alta resolución sobre el agua. En este estudio, por un lado, comprobamos que satélites que ya están operativos en la actualidad pueden detectar emisiones de fuente puntual bajo condiciones de observación favorables, y además analizamos un caso de ultra-emisiones identificado durante el testeo en una plataforma marítima en la parte Mexicana del Golfo de México. El análisis sugiere que el evento de ultra emisión duró 17 días, durante los cuales la plataforma liberó un total de 0,04 ± 0,01Tg de metano a la atmósfera.
Finalmente, se incluye un capítulo que aplica las metodologías desarrolladas a otras regiones con grandes emisiones. Esta investigación demuestra el uso exitoso de satélites de alta resolución para detectar y monitorear emisiones de metano.
