Природный газ является относительно чистым ископаемым топливом, которое меньше загрязняет воздух, чем уголь, и широко используется в мире. Недавние исследования показали, что утечки природного газа на объектах производства, цепочки поставок и конечного использования являются крупным источником атмосферного метана (CH 4 ), а бюджет утечек во многих местах недооценивается восходящими кадастрами.
CH 4 является вторым по важности парниковым газом (ПГ), способствующим глобальному потеплению после двуокиси углерода (CO 2 ), с относительно более коротким сроком службы, что делает сокращение выбросов CH 4 подходящей целью для реализации быстрых и достижимых стратегий смягчения последствий Парижского соглашения. Соглашение.
За последнее десятилетие природный газ стал самым быстрорастущим источником ископаемой энергии в Китае благодаря правительственной инициативе по переходу с угля на газ, которая была реализована для снижения загрязнения воздуха и выбросов CO 2 . Потребление природного газа резко увеличилось со 108,5 млрд стандартных кубометров (млрд кубометров) (4% потребления первичной энергии) в 2010 году до рекордного уровня в 280 млрд кубометров (7,6% потребления первичной энергии) в 2018 году.
Кроме того, согласно энергетическому плану Китая, доля первичной энергии из газа будет продолжать расти и к 2030 году, вероятно, достигнет 15%, а потребление угля и нефти сократится. С 2010 по 2018 год протяженность газопроводов в городских районах Китая увеличилась примерно в три раза с 298 до 842 тысяч километров. Однако об утечке CH 4 из этих трубопроводов активно не сообщалось, а общедоступные данные о выбросах вверх по течению и локальном распределении выбросов природного газа в Китае ограничены.
В исследовании, недавно опубликованном в Scientific Reports , исследователи использовали девять лет (2010–2018 гг.) наблюдений за CH 4 спутником по наблюдению за парниковыми газами IBUKI (GOSAT) и данные наземных станций из Мирового центра данных по парниковым газам (WDCGG) для оценки CH 4 выброса в разных регионах Китая. GOSAT наблюдает за усредненными столбцами молярными долями CH 4 в атмосфере в сухом воздухе, а наземные станции контролируют концентрации CH 4 вблизи поверхности.
Данные наблюдений использовались для моделирования с помощью обратной модели высокого разрешения NTFVAR (вариационная NIES-TM-FLEXPART), чтобы сделать вывод о приземном потоке выбросов CH 4 . Обратное моделирование оптимизирует предварительные оценки потоков, которые ограничиваются таким образом, чтобы было достигнуто приемлемое соответствие между смоделированными и наблюдаемыми концентрациями в атмосфере.
Показаны рассчитанные моделью потоки CH 4 в четырех регионах Китая. Четыре региона, Северный Китай (СВ), Южный Китай (ЮВ), Северо-Западный Китай (СЗ) и Цинхай-Тибетское нагорье (ТП), различаются по климату, географическим особенностям, типам сельского хозяйства, основным видам экономической деятельности. , и источники выбросов CH 4 . Средние выбросы CH 4 из четырех субрегионов за период 2010–2018 гг., оцененные по модели, составляют 30,0±1,0 (среднее ± стандартное отклонение) Тг CH 4 в год -1 из Юго-Восточной области, 23,3 ± 2,7 Тг CH 4 в год -1 из Северо-восточный регион, 2,9±0,2 Тг CH 4 год -1 из Северо-Западного региона и 1,7±0,1 Тг CH 4 года -1-1 из региона ТП. Тенденции выбросов CH 4 различались в разных регионах Китая за последние девять лет, при этом в северо-восточном регионе и во всем Китае были обнаружены тенденции значительного увеличения.
Исследователи сосредоточили свой анализ на северо-восточном регионе, где добыча и потребление природного газа резко увеличились и, вероятно, являются одним из основных факторов увеличения расчетных региональных выбросов CH 4 . Выбросы CH 4 из природного газа, включая утечки при добыче топлива, переработке, транспортировке и на стадии конечного использования, оценивались с использованием подхода, в котором объединялись данные инвентаризации выбросов на уровне провинции и опубликованные исследования обратной модели.
Общие выбросы CH 4 по модели и расчетные выбросы природного газа значительно увеличились в период 2010–2018 гг. Общий объем выбросов природного газа из-за утечек представляет собой значительную потерю энергии и стоимости. Например, в 2018 г. потребление природного газа в северо-восточном регионе составило 101,5 млрд куб.
На Рисунке 3 показаны изменения расчетных выбросов CH 4 от природного газа и расчетных общих выбросов CH 4 за период 2010-2018 гг. по сравнению с предыдущими годами в северо-восточном регионе. Годовое изменение общих выбросов CH 4 , рассчитанных с помощью модели, близко соответствует изменениям выбросов CH 4 от природного газа. В январе 2016 года на регион обрушилась рекордная волна холода, вызвавшая резкое увеличение потребления природного газа, а поставщики природного газа зафиксировали увеличение потерь природного газа (т. е. разницы между количеством закупленного и проданного газа).
Одновременно атмосферные наблюдения также фиксируют изменения выбросов, что отражено в обратных оценках (рис. 3). Анализ показывает сильную корреляцию между тенденциями использования природного газа и увеличением концентрации CH 4 в атмосфере над северо-восточным регионом, что свидетельствует о способности GOSAT отслеживать изменения в региональных антропогенных источниках.
Результаты исследования подчеркивают, что увеличение использования природного газа угрожает усилиям Китая по сокращению выбросов углерода. Увеличение утечек CH 4 при добыче природного газа и в цепочке поставок отрицательно скажется на интересах различных заинтересованных сторон, несмотря на введение мер по сокращению выбросов углерода. Учитывая, что протяженность крупных распределительных трубопроводов природного газа в Китае составляет более 900 тысяч километров, утечки природного газа представляют собой значительные потери энергии и стоимости. В этом исследовании ежегодные изменения региональных выбросов и трендов были обнаружены с помощью спутниковых и наземных наблюдений.
В будущем дополнительные наблюдения с использованием спутников с высоким разрешением помогут более точно определить количественные показатели выбросов и дать научные рекомендации по мерам по сокращению выбросов. Также существует необходимость в дальнейшем обнаружении и локализации таких утечек с использованием передовых мобильных платформ, чтобы эффективно снизить выбросы CH 4 в Китае и принести экономические, экологические и медицинские выгоды.
