ManthropeMapper è pronto a risolvere il problema delle emissioni di metano sottostimate

Una delle principali difficoltà nel controllare le emissioni di gas serra per rallentare il cambiamento climatico è innanzitutto individuarle.

È il caso del metano, un gas incolore e inodore che oggi è il secondo gas serra più abbondante nell’atmosfera, dopo l’anidride carbonica. Sebbene abbia una vita più breve dell’anidride carbonica, secondo l’Environmental Protection Agency degli Stati Uniti, è più di 25 volte più potente della CO2 nell’intrappolare il calore e si stima che intrappola nell’atmosfera 80 volte più calore della CO2 in 20 anni.

Per questo motivo, contenere il metano è diventata una priorità, ha affermato Satish Kumar, ricercatore dell’UC Santa Barbara e dottorando presso il Vision Research Lab dello scienziato informatico BS Manjunath.

"Recentemente, al vertice internazionale sul clima del 2022, il metano è stato in realtà il punto forte perché tutti stanno lottando con esso", ha affermato.

Anche con i requisiti di rendicontazione negli Stati Uniti, l’invisibilità del metano significa che le sue emissioni probabilmente verranno sottostimate. In alcuni casi le discrepanze sono enormi, come nel caso del bacino del Permiano, un campo di estrazione di petrolio e gas naturale di 86.000 miglia quadrate situato in Texas e New Mexico che ospita decine di migliaia di pozzi. Il monitoraggio indipendente del metano dell'area ha rivelato che il sito emette da otto a dieci volte più metano di quanto riportato dagli operatori del campo.

Sulla scia degli incontri della COP27, il governo degli Stati Uniti sta ora cercando modi per rafforzare i controlli su questi tipi di perdite “super emissive”, soprattutto perché si prevede che la produzione di petrolio e gas nel paese aumenterà nel prossimo futuro. Per fare ciò, tuttavia, deve esserci un modo per raccogliere dati affidabili sulle emissioni fuggitive al fine di valutare le prestazioni degli operatori di petrolio e gas e imporre sanzioni adeguate secondo necessità.

Entra in MetaMapper , uno strumento di imaging iperspettrale basato sull'intelligenza artificiale che Kumar e colleghi hanno sviluppato per rilevare le emissioni di metano in tempo reale e rintracciarle fino alle loro fonti. Lo strumento funziona elaborando i dati iperspettrali raccolti durante le scansioni aeree dell'area target.

"Abbiamo 432 canali", ha detto Kumar. Utilizzando le immagini del Jet Propulsion Laboratory della NASA, i ricercatori scattano foto a partire da lunghezze d'onda di 400 nanometri e, a intervalli, fino a 2.500 nanometri, una gamma che comprende le firme spettrali degli idrocarburi, inclusa quella del metano. Ogni pixel nella fotografia contiene uno spettro e rappresenta una gamma di lunghezze d'onda chiamata "banda spettrale". Da lì, l’apprendimento automatico acquisisce l’enorme quantità di dati per differenziare il metano dagli altri idrocarburi catturati nel processo di imaging. Il metodo consente inoltre agli utenti di vedere non solo l’entità del pennacchio, ma anche la sua origine.

L’imaging iperspettrale per il rilevamento del metano è un campo caldo, con le aziende che si lanciano nella mischia con apparecchiature e sistemi di rilevamento. Ciò che distingue ManthropMapper è la diversità e la profondità dei dati raccolti da vari tipi di terreno che consentono al modello di apprendimento automatico di individuare la presenza di metano su uno sfondo di diverse topografie, fogliame e altri sfondi.

"Un problema molto comune con la comunità del telerilevamento è che qualunque cosa sia progettata per un luogo non funzionerà al di fuori di quel luogo", ha spiegato Kumar. Pertanto, un programma di telerilevamento spesso apprenderà che aspetto ha il metano rispetto a un determinato paesaggio – ad esempio, il deserto arido del sud-ovest americano – ma lo metterà a confronto con lo scisto roccioso del Colorado o le distese pianeggianti del Midwest, e il sistema potrebbe non farlo. avere lo stesso successo.

"Abbiamo curato i nostri set di dati, che coprono circa 4.000 siti di emissioni", ha affermato Kumar. "Abbiamo gli stati aridi della California, del Texas e dell'Arizona. Ma abbiamo anche la fitta vegetazione dello stato della Virginia. Quindi è piuttosto diversificato." Secondo lui, la precisione delle prestazioni di ManthropMapper è attualmente pari al 91%.

L'attuale versione operativa di ManthropMapper si basa sugli aeroplani per la componente di scansione del sistema. Ma i ricercatori stanno fissando obiettivi ambiziosi per un programma satellitare, che ha il potenziale per scansionare ripetutamente aree più ampie di terreno, senza i gas serra emessi dagli aerei. Il principale compromesso tra l’uso degli aerei e l’uso dei satelliti sta nella risoluzione, ha detto Kumar.