Abstrak
Kami menggunakan instrumen satelit Visible Infrared Imaging Radiometer Suite (VIIRS) untuk mengambil peningkatan metana atmosfer dengan resolusi 750 m. Kami menunjukkan bahwa tiga instrumen VIIRS di orbit secara unik meningkatkan pelacakan peristiwa super-emisi metana dengan cakupan sub-harian. Instrumen VIIRS pada Suomi-NPP dan instrumen TROPOMI pada Sentinel-5 Precursor memiliki lintasan yang hanya berjarak beberapa menit, yang memungkinkan deteksi super-emitter metana oleh TROPOMI diikuti oleh atribusi langsung ke sumber oleh VIIRS. Ini menunjukkan komponen yang dibutuhkan untuk mengembangkan sistem satelit pertama yang mampu melakukan pemantauan harian, global, dan dapat ditindaklanjuti. Kolokasi juga memungkinkan kami untuk melakukan validasi silang peningkatan metana VIIRS kami dengan TROPOMI. Lebih jauh, kami menunjukkan bagaimana beberapa lintasan per hari oleh VIIRS dan Sentinel-3 memberikan wawasan unik dalam garis waktu emisi dan dapat menjadi vital dalam memahami dan menghubungkan emisi transien.
Poin-poin Utama
- Atribusi dan kuantifikasi super-emitor metana pada resolusi 0,75 km menggunakan Visible Infrared Imaging Radiometer Suite (VIIRS) termasuk bersamaan dengan deteksi super-emitor TROPOMI
- Validasi silang metode multi-band multi-pass dengan membandingkan pengukuran TROPOMI dan Suomi-NPP VIIRS yang berlokasi bersamaan
- Cakupan global minimal 4 kali sehari dengan menggabungkan tiga instrumen VIIRS dengan data Sentinel-3 Sea and Land Surface Temperature Radiometer
Ringkasan Bahasa Sederhana
Mitigasi emisi metana yang besar dan terkonsentrasi seperti kebocoran gas sangat penting untuk mengekang pemanasan global. Satelit dapat membantu menemukan penghasil metana terbesar. Kami menggunakan instrumen satelit Visible Infrared Imaging Radiometer Suite (VIIRS) untuk mengamati gumpalan metana besar dengan resolusi tinggi 750 m. Kami menunjukkan bahwa penggunaan tiga instrumen VIIRS meningkatkan kemampuan saat ini untuk melacak emisi metana besar. Bersama dengan satelit Sentinel-3, kami sekarang dapat mengambil gambar gumpalan metana beberapa kali sehari. Ini sangat penting untuk gumpalan yang dihasilkan dari peristiwa emisi berdurasi pendek. Lebih jauh, kami menunjukkan bahwa karena pengamatan salah satu satelit VIIRS ini tumpang tindih dengan pengamatan instrumen TROPOMI, kami dapat langsung membandingkan pengukuran TROPOMI beresolusi rendah dan presisi tinggi dengan pengukuran VIIRS beresolusi tinggi, tetapi dengan noise tinggi. Artinya, kita dapat menggunakan VIIRS untuk memperbesar gumpalan yang terdeteksi oleh TROPOMI untuk mengidentifikasi fasilitas yang bertanggung jawab dan membandingkan gumpalan metana yang diamati, yang kami temukan sesuai dengan ketidakpastiannya masing-masing.
1 Pendahuluan
Metana adalah gas rumah kaca yang kuat, dan mengekang emisi metana sangat penting untuk membatasi pemanasan global dalam waktu dekat (Ocko et al., 2021 ). Bagian yang relatif besar dari emisi metana antropogenik global berasal dari sejumlah kecil yang disebut super-emitter, yang memancarkan sejumlah besar metana dari sumber titik, seperti infrastruktur bahan bakar fosil, tempat pembuangan sampah, dan tambang batu bara (Cusworth et al., 2020 , 2022 ; Lauvaux et al., 2022 ; Zavala-Araiza et al., 2015 ). Salah satu target utama untuk mitigasi adalah super-emitter dari infrastruktur minyak dan gas, yang mungkin memancarkan karena peralatan yang menua, rusak, dan bocor, tetapi juga untuk prosedur keselamatan dan sebagai bagian dari prosedur operasi rutin (Zavala-Araiza et al., 2015 ). Jenis emisi yang terakhir sering terjadi dalam bentuk peristiwa sementara, di mana sejumlah besar metana dilepaskan dalam rentang waktu beberapa hari, jam, atau bahkan hanya beberapa menit. Peristiwa sementara ini berkontribusi terhadap sebagian besar emisi metana bahan bakar fosil secara keseluruhan (Cusworth et al., 2021 , 2022 ), dan kecuali yang terkait dengan keselamatan, peristiwa tersebut dapat dikurangi dengan teknologi terkini (Program STAR Gas Alam EPA AS, 2024 ). Namun, diperlukan waktu kunjungan ulang yang singkat untuk mengkarakterisasikannya dengan tepat. Instrumen satelit TROPOMI di atas Copernicus Sentinel-5P menyediakan cakupan metana atmosfer setiap hari dengan presisi tinggi, pada resolusi
(Lorente et al., 2023 ; Veefkind et al., 2012 ). Dari semburan yang terdeteksi TROPOMI, hingga 25% bersifat sementara dan tidak terkait langsung dengan sumber yang diketahui (Schuit et al., 2023 ). Untuk memungkinkan mitigasi, atribusi semburan ke fasilitas individual dan oleh karena itu diperlukan pengamatan resolusi yang lebih tinggi. Lebih jauh lagi, satu lintasan harian tidak cukup untuk mendeteksi dan menemukan semua kejadian sementara, karena pada saat lintasan, metana mungkin telah melayang dan menyebar terlalu jauh ke atmosfer untuk atribusi langsung. Instrumen khusus metana yang ditargetkan seperti GHGSat dan pencitra hiperspektral (Jacob et al., 2022 ) berkontribusi pada kedua tujuan ini, tetapi memiliki cakupan tepat waktu yang terbatas (yaitu, selama emisi sementara). Beberapa band imager, termasuk Sentinel-2 MultiSpectral Instrument (MSI) dan Sentinel-3 Sea and Land Surface Temperature Radiometer (SLSTR), meskipun tidak dirancang untuk itu, dapat digunakan untuk mengukur peningkatan metana yang besar dalam kondisi yang menguntungkan (Ehret et al., 2022 ; Pandey et al., 2023 ; Varon et al., 2021 ; Watine-Guiu et al., 2023 ). Kuantitas metana yang diambil dengan instrumen satelit ini kurang tepat karena kurangnya resolusi spektral, membuatnya sensitif terhadap artefak yang disebabkan oleh variasi albedo dan komposisi atmosfer, misalnya, Pandey et al. ( 2023 ). Namun, resolusi spasial 20–500 m dari instrumen tersebut memungkinkan identifikasi sumber, dengan keuntungan cakupan global tanpa perlu penargetan. Di sini, kami memperkenalkan dan melaporkan pengambilan metana menggunakan Visible Infrared Imaging Radiometer Suite (VIIRS).
Instrumen VIIRS adalah pencitra pita di atas satelit Sistem Satelit Polar Gabungan (JPSS) NOAA, yang terdiri dari Suomi-NPP, JPSS-1 (setelah peluncuran juga dikenal sebagai NOAA-20) dan, sejak 27 Februari 2023, JPSS-2 (NOAA-21), yang mengorbit dalam orbit kutub sinkron matahari dengan waktu penyeberangan ekuator dalam waktu sekitar satu jam dari pukul 1:30 siang. Instrumen VIIRS memiliki lima pita spektral pencitraan dengan resolusi nominal 375 m dan 16 pita resolusi sedang dengan resolusi nominal 750 m, yang mencakup pita Inframerah Gelombang Pendek (SWIR) (M10 dan M11, mirip dengan S5 dan S6 SLSTR (E. Polehampton et al., 2023 )) yang digunakan untuk pengambilan metana dalam pekerjaan ini. Resolusi spasial ini lebih kasar daripada pencitra pita yang disebutkan sebelumnya, tetapi masih jauh lebih tinggi daripada resolusi spasial TROPOMI. Lebar lintasan VIIRS sebesar 3.000 km (lebih dari dua kali lipat lebar lintasan SLSTR sebesar 1.400 km dan sedikit lebih lebar dari TROPOMI) memungkinkan cakupan global oleh setiap instrumen dalam satu hari, menghasilkan tiga atau lebih lintasan terpisah setiap hari untuk lokasi mana pun di Bumi saat ketiga satelit aktif.
Fitur unik Suomi-NPP VIIRS adalah kolokasi dalam waktu 5 menit dengan pengamatan TROPOMI. Kami akan menunjukkan manfaat kolokasi tersebut antara pencitra pita resolusi spasial tinggi dengan spektrometer pencitraan akurasi tinggi. Secara khusus, hal ini memungkinkan atribusi langsung dari peristiwa superemisi metana terbesar yang dideteksi dengan TROPOMI (Schuit et al., 2023 ), dan validasi silang peningkatan metana antara VIIRS dan TROPOMI.
2 Metode
Kami mengambil total peningkatan kolom metana dari reflektansi SWIR dalam pita 1,6 dan 2,2 μm yang diukur oleh SLSTR dan VIIRS, dengan mengadaptasi metode Multi-band multi-pass (MBMP) yang diperkenalkan di Varon et al. ( 2021 ). Metode MBMP ini menggunakan reflektansi dalam pita referensi (1,6 μm) dan pada jembatan layang referensi untuk menghilangkan sinyal non-metana dari pita 2,2 μm di jembatan layang observasi untuk menghitung sinyal metana.
.
Baik instrumen VIIRS (di atas JPSS) dan SLSTR (di atas Sentinel-3) terdiri dari deretan detektor (E. Polehampton et al., 2023 ). Meskipun detektor dikalibrasi secara teratur di orbit dan garis-garis tidak dominan dalam rasio pita langsung (Gambar 1a menunjukkan contoh),
menunjukkan garis-garis yang sesuai dengan detektor yang berbeda (Gambar 1b ). Kami mengoreksi garis-garis ini dengan menyesuaikan offset dan penguatan efektif per detektor ke radian. Kami menyusun jembatan layang referensi dengan menggabungkan hingga 10 jembatan layang berbeda yang paling sesuai dengan sudut pandang dan sudut matahari dari jembatan layang observasi (Liu et al., 2017 ; Roujean et al., 1992 ). Untuk mendapatkan peningkatan metana,
dibandingkan dengan simulasi perpindahan radiasi (Anderson et al., 1986 ; Indikator Iklim Copernicus, 2023 ; NOAA (Administrasi Kelautan dan Atmosfer Nasional), 2024 ).
Kami menghitung ketidakpastian pada peningkatan metana yang diperoleh dengan menghitung penyebaran
untuk setiap piksel yang tergeolokasi di antara beberapa jalan layang. Piksel dengan peningkatan metana yang melebihi sebaran ini dengan nilai ambang batas yang dipilih ditetapkan ke gumpalan. Untuk memperkirakan laju emisi dari peningkatan, kami menggunakan metode Cross Sectional Flux (CSF). CSF membutuhkan angin efektif, yang kami simpulkan dari angin analisis ulang ERA5 10 m (Hersbach et al., 2023 ). Kami menggunakan parameter angin efektif yang disimpulkan untuk Sentinel-3 di Pandey et al. ( 2023 ) untuk VIIRS dan Sentinel-3, sementara untuk kuantifikasi CSF dari data TROPOMI kami menggunakan parameter dari Leguijt et al. ( 2023 ). Deskripsi yang lebih rinci tentang rincian metodologi yang digunakan dalam pekerjaan ini diberikan dalam Informasi Pendukung S1 .
3 Hasil
Untuk mengilustrasikan kemampuan VIIRS dalam mengukur peningkatan metana, kami mengamati peristiwa emisi 3 hari, yang dimulai pada 1 Oktober 2023, di stasiun kompresor di Malay, Turkmenistan Timur, di wilayah gurun dengan kondisi pengamatan yang menguntungkan. Peningkatan metana VIIRS yang diambil untuk gumpalan pada bulan Oktober
(Gambar 1d ), menunjukkan korelasi yang jelas dengan metana TROPOMI (Gambar 1e ). Hal ini memberikan keyakinan bahwa instrumen VIIRS memiliki kepekaan praktis terhadap metana.
3.1 Analisis Sensitivitas VIIRS
Kami juga menemukan sensitivitas yang signifikan terhadap uap air, seperti yang terlihat dari korelasi TROPOMI
Kolom total O pada Gambar 1f dan sinyal VIIRS pada Gambar 1c (Lihat juga Gambar S5 dalam Informasi Pendukung S1 ). Sensitivitas terhadap air diharapkan, karena air memiliki garis serapan pada pita SWIR yang digunakan. Untuk memperhitungkan sensitivitas air secara penuh, diperlukan penghitungan latar belakang kontinum spektrum air (Shine et al., 2016 ). Ini memerlukan estimasi independen dari variasi kolom uap air terintegrasi (IWV) dan meningkatkan komputasi yang diperlukan untuk pengambilan data secara signifikan. Untuk Sentinel-3, input langsung untuk itu akan tersedia dalam bentuk produk IWV yang didasarkan pada pita Ocean and Land Color Instrument (OLCI). Namun, untuk VIIRS, tidak ada produk IWV langsung yang tersedia. Meskipun pita M11-M16 memiliki sensitivitas uap air, pita tersebut tidak cocok untuk koreksi menggunakan model linear.
Pola uap air berada pada skala spasial yang lebih kasar daripada gumpalan metana yang diambil. Oleh karena itu, meskipun pola tersebut memengaruhi peningkatan metana yang diambil, pola tersebut tidak menghambat kemampuan kita untuk mendeteksi gumpalan metana menggunakan VIIRS.
Untuk membandingkan sensitivitas metana VIIRS dengan imager pita lainnya, kami menggunakan simulasi transfer radiatif untuk menghitung sinyal akibat peningkatan metana untuk imager pita yang berbeda (Gambar S1 dalam Informasi Pendukung S1 ). Instrumen VIIRS dan SLSTR lebih sensitif terhadap
daripada pencitra pita Landsat dan Sentinel-2. Hal ini mengakibatkan semburan terlihat pada skala spasial yang jauh lebih besar untuk VIIRS/SLSTR dibandingkan dengan Landsat/Sentinel-2. Namun, untuk pendeteksian semburan emisi, hal ini sebagian diimbangi oleh resolusi spasial yang jauh lebih tinggi dari pencitra darat, yang memberikan peningkatan konsentrasi metana yang jauh lebih besar per piksel di dekat lokasi sumber.
3.2 Visualisasi Bulu
Untuk mengilustrasikan nilai tambah VIIRS untuk mengukur peningkatan metana, kita melihat rangkaian waktu penuh dari peristiwa emisi 3 hari. Selama peristiwa tersebut, hanya ada 3 lintasan TROPOMI dan 1 lintasan Sentinel-2. Sebaliknya, ada gabungan 15 lintasan satelit Sentinel-3 dan JPSS. Lintasan Sentinel-3 dan JPSS divisualisasikan dalam Gambar 2 , bersama dengan lintasan TROPOMI yang sesuai dalam sisipan.
Menggabungkan beberapa jalan layang sehari menghasilkan wawasan tambahan di luar identifikasi sumber: Secara khusus, perputaran angin dan lipatan balik gumpalan berikutnya di atas sumbernya terlihat jelas pada tanggal 1 Oktober. Efek ini akan mendistorsi kuantifikasi tingkat emisi apa pun jika tidak diperhitungkan dengan benar. Untuk tanggal 2 Oktober, dispersi gumpalan terlihat saat atmosfer menjadi lebih bergolak di pagi hari. Dari bentuk gumpalan di jalan layang VIIRS berikutnya, terlihat bahwa angin berputar berlawanan arah jarum jam, menyebabkan metana terakumulasi di dekat sumbernya. Ini memengaruhi estimasi tingkat emisi (Lihat Gambar S7 dalam Informasi Pendukung S1 ) karena perputaran angin tidak ditangkap oleh angin analisis ulang ERA5, yang menyebabkan tingkat estimasi yang meningkat dan ketidakpastian yang meningkat (diperoleh dari transek). Semua informasi ini tidak mungkin disimpulkan dari jalan layang TROPOMI saja.
Dengan membandingkan distribusi ketidakpastian per piksel untuk VIIRS dan SLSTR untuk pemandangan ini (dan semua pemandangan lain dalam manuskrip ini, diberikan dalam Tabel S1 dalam Informasi Pendukung S1 ), kami menemukan ketidakpastian per piksel sebanding antara VIIRS dan SLSTR, yang menunjukkan batas deteksi yang sama seperti 8–20 t/jam yang ditemukan oleh Pandey et al. ( 2023 ) untuk SLSTR, yang didasarkan pada perbandingan dengan deteksi gumpalan Sentinel-2.
3.3 Validasi Silang Dengan TROPOMI
Suomi-NPP berada di orbit yang sama dengan Sentinel-5P, dengan perbedaan waktu tempuh kurang dari 5 menit. Hal ini tidak hanya memberikan peluang unik untuk atribusi ke fasilitas individual yang bertanggung jawab atas gumpalan metana yang terdeteksi TROPOMI, tetapi juga untuk validasi silang. Sementara ketidakpastian per piksel memberikan perkiraan kesalahan acak untuk metode MBMP, kita juga harus menilai kesalahan sistematis yang jauh lebih sulit untuk diekstraksi dari statistik saja. Oleh karena itu, kami melakukan validasi silang peningkatan metana kami yang diambil menggunakan metode MBMP terhadap konsentrasi metana yang mapan yang diukur oleh TROPOMI, yang dengan sendirinya divalidasi terhadap TCCON (Sha et al., 2021 ).
Bahasa Indonesia: Untuk membandingkan secara langsung pengukuran metana VIIRS dan TROPOMI yang berlokasi bersamaan, kami mengambil sampel ulang radians VIIRS dari semua jalan layang dalam satu set data ke piksel TROPOMI yang tepat dari jalan layang yang berlokasi bersamaan. Kami kemudian menghitung peningkatan metana MBMP dan ketidakpastian di seluruh tapak setiap piksel TROPOMI. Kami membandingkan peningkatan metana ini dengan data TROPOMI, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2m–2o . Kecocokan linear dari data semburan menunjukkan kesesuaian yang baik antara data TROPOMI dan MBMP (kemiringan 1,02–1,56), meskipun data VIIRS tampaknya sedikit melebih-lebihkan peningkatan relatif terhadap TROPOMI. Secara lebih umum, kami menemukan bahwa kesesuaian antara VIIRS dan TROPOMI tampaknya bervariasi dari kasus ke kasus, yang mengonfirmasi keakuratan pengambilan VIIRS lebih buruk daripada TROPOMI, bahkan di bawah kondisi pengamatan yang hampir optimal ini. Namun demikian, ini berfungsi sebagai validasi langsung pertama dari peningkatan yang diperoleh dengan metode pengambilan metana MBMP.
Sebagai bagian dari pengambilan metana TROPOMI, total kolom air, kedalaman optik aerosol, dan konsentrasi CO diambil secara bersamaan. Dengan membandingkannya dengan data MBMP VIIRS yang diambil sampelnya kembali, satu-satunya korelasi signifikan yang kami temukan adalah yang disebutkan sebelumnya dengan kolom air latar belakang (
per mol
HAI/
, dibandingkan dengan sensitivitas
per mol
/
) (Lihat Gambar S5 dalam Informasi Pendukung S1 ). Kami menemukan ketergantungan yang sama dalam ketidakpastian dengan membandingkan sinyal Sentinel-3 SLSTR MBMP dengan produk kolom IWV turunan OLCI Sentinel-3 (Fisher, 2012 ). Karena uap air tidak hanya tiga kali lipat lebih banyak dalam atmosfer standar daripada metana, tetapi juga menunjukkan variasi regional yang signifikan dalam konsentrasi, ia merupakan kontribusi atmosfer terbesar terhadap ketidakpastian.
Selain itu, kita dapat langsung membandingkan piksel TROPOMI dengan data VIIRS resolusi asli dalam hal peningkatan massa total dalam semburan. Perbandingan ini khususnya berguna untuk emisi transien, yang menghasilkan semburan yang terdefinisi dengan baik yang menjauh dari sumber dengan massa metana total konstan yang dicitrakan dalam beberapa jalan layang. Pada Gambar 3 , kami menunjukkan perbandingan tersebut untuk peristiwa pelepasan gas di dua stasiun katup blok di Kazakhstan. Emisi dimulai beberapa saat setelah jalan layang Sentinel-3A pada pukul 6 pagi UTC, tetapi sebelum jalan layang Sentinel-3B pada pukul 7 pagi (Gambar 3a dan 3b ). Ada dua jalan layang TROPOMI terpisah dari orbit berurutan yang meliput peristiwa ini (Gambar 3c dan 3e ). Dari data VIIRS, jelas emisi telah berhenti tepat sebelum jalan layang terakhir, karena semburan telah terlepas dari sumbernya beberapa kilometer. Jalan layang VIIRS tambahan dibuat oleh JPSS-1 di antara pengamatan TROPOMI (Gambar 3d ). Dengan menggabungkan semua ini, kita dapat membentuk garis waktu kejadian emisi, yang menunjukkan kejadian berlangsung antara 2 dan 3 jam dan antara 0,5 dan 0,7 kiloton metana dipancarkan dalam rentang waktu itu (Gambar 3f ). Perkiraan untuk total massa metana dalam gumpalan cocok antara VIIRS dan TROPOMI dalam ketidakpastian untuk jalan layang berikutnya, tetapi perkiraan massa gumpalan VIIRS secara signifikan lebih tinggi daripada TROPOMI di jalan layang pertama yang berlokasi bersama. Kami mengaitkan hal ini dengan gumpalan yang baru saja dipancarkan yang sangat terkonsentrasi dalam bagian kecil piksel TROPOMI, yang mengarah pada perkiraan yang lebih rendah dari massa gumpalan ketika radiasi yang masuk dirata-ratakan di seluruh piksel, yang disebut efek peningkatan piksel parsial (Pandey et al., 2019 ).
Beberapa jalan layang juga memungkinkan kita untuk mengevaluasi angin analisis ulang global, seperti angin analisis ulang ERA5 (Hersbach et al., 2023 ) (ditunjukkan oleh panah hitam), yang sering digunakan sebagai masukan untuk estimasi laju emisi. Kolom resolusi tinggi yang diamati dengan jelas menunjukkan bahwa angin bertiup ke arah utara, yang bertentangan dengan angin dari ERA5 dan GEOS-FP (tidak ditampilkan) (GEOS FP (Forward Processing) v5.27.1, 2021 ), yang keduanya mengarah ke selatan. Dengan demikian, kesalahan dalam kecepatan dan arah angin dapat diperkirakan, membantu identifikasi sumber dan interpretasi pengamatan TROPOMI. Contoh-contoh ini ditunjukkan pada Gambar S9, S11, S12, dan S14 dalam Informasi Pendukung S1 .
3.4 Aplikasi Penggabungan Pengamatan Metana VIIRS dan TROPOMI
Kami menerapkan pengambilan VIIRS untuk memperbesar beberapa gumpalan yang terdeteksi dengan TROPOMI dari berbagai sumber dari sektor minyak dan gas di seluruh dunia, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4. Rangkaian waktu penuh untuk semua kasus ini, dengan data TROPOMI yang sesuai, angin ERA5 dan kuantifikasi, ditunjukkan pada Gambar S9–S16 dalam Informasi Pendukung S1 . Meskipun batas deteksi paling baik di atas area yang terang, seragam, seperti gurun, seperti fasilitas produksi di Aljazair dan stasiun kompresor di Kazakhstan (Gambar 4b dan 4c ), kami menunjukkan bahwa pengambilan juga dapat bekerja pada pemandangan yang kurang ideal seperti daerah pegunungan di AS barat laut, hutan Siberia, dan lahan pertanian di Argentina (Gambar 4a, 4d , dan 4e ), asalkan peningkatannya cukup besar.
Untuk semua contoh ini, VIIRS memberikan kejelasan lebih lanjut tentang sumber setelah gumpalan metana pertama kali dideteksi dengan TROPOMI. Dalam kasus di mana beberapa penghasil potensial berada di dekatnya, VIIRS tidak dapat memberikan tingkat detail yang sama seperti instrumen dengan resolusi spasial ∼25 m, tetapi dapat menunjukkan fasilitas sumber untuk semua gumpalan ini. Gumpalan yang ditunjukkan pada Gambar 4g , di atas fasilitas gas di gurun Yaman, menyoroti sensitivitas VIIRS dalam skenario kasus terbaik: Gumpalan dapat dideteksi, sementara peningkatan metana maksimum dalam gumpalan kurang dari 230 ppb, yang sesuai dengan laju sumber
ton per jam (Lihat Gambar S4 dalam Informasi Pendukung S1 ), yang mengonfirmasi batas deteksi yang serupa dengan SLSTR (Pandey et al., 2023 ). Dalam adegan ini, ketidakpastian rata-rata adalah sekitar
ppb. Jika semua hal lain sama, batas deteksi berskala linear dalam ketidakpastian ini, yang untuk kasus yang dipelajari di sini mencapai maksimum 816 ppb untuk kasus Argentina (Gambar 4e ), yang menunjukkan batas deteksi 10 kali lebih buruk untuk kejadian tersebut.
Karena TROPOMI hanya dapat mendeteksi kolom langit cerah, VIIRS pada dasarnya akan memiliki cakupan bebas awan dari kolom yang sama setidaknya untuk jalan layang Suomi-NPP yang berlokasi bersama, sementara sebaliknya jalan layang TROPOMI memverifikasi bahwa sinyal yang diamati dalam data VIIRS memang sesuai dengan kolom metana. Contohnya ditunjukkan pada Gambar 4i , pelepasan metana pada 29 September 2023 dari stasiun kompresor di timur laut Aljazair, pertama kali dideteksi oleh TROPOMI. Ini adalah kolom kuat berdurasi pendek yang biasanya dikaitkan dengan sektor minyak dan gas, di mana emisi telah berhenti dan kolom terlepas dari sumbernya. VIIRS sangat berguna dalam kasus seperti itu, karena jalan layang VIIRS/Sentinel-3 sebelumnya dapat digunakan untuk menemukan sumbernya. Dalam kasus ini, kita dapat langsung menghubungkannya ke fasilitas yang berjarak 40 km di atas angin dari deteksi TROPOMI (Gambar 4h ). Informasi temporal yang disediakan oleh pengambilan VIIRS dan Sentinel-3 juga dapat menjadi vital dalam memahami kejadian emisi saat angin menjadi rumit. Hal ini disorot oleh beberapa jalan layang dalam satu hari yang ditunjukkan pada Gambar 4j dan 4k (Rangkaian waktu penuh pada Gambar S13 dalam Informasi Pendukung S1 ). Dalam kasus ini, tiga kolom terdeteksi dengan TROPOMI di Turkmenistan timur pada akhir September 2023. Berdasarkan murni pada jalan layang TROPOMI individual, kolom-kolom tersebut tampak terpisah lebih dari 80 km dan tidak dapat (dengan yakin) dikaitkan dengan satu sumber karena pola angin yang rumit.
Namun, dengan menggunakan jembatan layang JPSS dan Sentinel-3 tambahan, kami dapat melacak ketiga deteksi TROPOMI kembali ke masa lalu ke fasilitas minyak dan gas yang sama.
4 Kesimpulan dan Pandangan
Kami telah menunjukkan bahwa dalam kondisi yang menguntungkan, instrumen VIIRS di atas satelit JPSS dapat digunakan untuk mendeteksi dan membuat gambar gumpalan metana super-emitor, mirip dengan pencitra pita lainnya. Ini adalah tambahan unik untuk rangkaian instrumen satelit yang berkembang pesat yang mampu mengamati super-emitor metana, karena tiga alasan. Pertama, kolokasi dalam waktu 5 menit dari instrumen Suomi-NPP VIIRS dengan TROPOMI berarti bahwa untuk setiap gumpalan metana yang terdeteksi dengan TROPOMI, pengamatan VIIRS resolusi lebih tinggi dari gumpalan yang sama tersedia. Ini memungkinkan atribusi emisi (sementara) ke sumber-sumber tertentu untuk mitigasi. Kedua, untuk setiap kejadian, satu hingga empat pengamatan VIIRS tambahan tersedia melalui konstelasi JPSS lengkap pada interval 25 atau 50 menit. Ini memberikan wawasan yang signifikan dalam evolusi temporal emisi, khususnya untuk emisi sementara. Dengan menggunakan TROPOMI, VIIRS dan SLSTR bersama-sama untuk memantau emisi dengan demikian memberikan gambaran yang jauh lebih lengkap. Ketiga, kolokasi Suomi-NPP dengan TROPOMI memungkinkan validasi silang metode MBMP dengan pengukuran TROPOMI, baik pada tingkat estimasi laju emisi, tetapi juga secara langsung pada tingkat peningkatan metana yang diperoleh. Hal ini memungkinkan identifikasi sumber kesalahan metode MBMP yang diterapkan secara luas. Secara khusus, kami telah menunjukkan bahwa variasi konsentrasi uap air memiliki pengaruh yang kuat pada metana yang diambil menggunakan metode MBMP. Meskipun hal ini tidak mencegah lokalisasi, metode yang secara langsung mengoreksi uap air akan meningkatkan akurasi kuantifikasi.
Bahasa Indonesia: Melihat ke masa depan, semua yang dijelaskan di sini juga akan berlaku untuk kombinasi masa depan pencitra spektral presisi tinggi dengan pencitra pita resolusi tinggi, seperti pengukuran metana Sentinel-5 dan METimage seperti VIIRS, keduanya di atas satelit Metop-SG-A. METimage DLR memiliki resolusi spasial 500 m dan memiliki pita sekitar 900 nm yang dapat digunakan untuk mengoreksi uap air (Wallner et al., 2017 ). Semua pencitra pita saat ini dan masa depan dapat membangun validasi silang antara TROPOMI dan VIIRS. Namun demikian, pencitra spektral diperlukan untuk menilai dan memperbaiki emisi sumber yang lebih kecil secara akurat dan instrumen tambahan diperlukan untuk mengisi kesenjangan dalam cakupan temporal di sore hari setempat. Menggabungkan semua instrumen ini dengan waktu overpass yang berbeda dalam kerangka kerja yang disajikan di sini sangat meningkatkan kelengkapan kemampuan kita untuk memantau super-emitter metana di seluruh dunia.
