Международный коллектив ученых оценил перспективы внедрения спутникового инструмента для количественной оценки выбросов метана в Европе

Дайджест исследований

Метан является вторым по значимости парниковым газом после углекислого газа и составляет около 10 % от общего объема выбросов парниковых газов Европейского союза. Учитывая, что бюджет метана в атмосфере того или иного региона зависит от наземных и водных источников метана, методы обратного моделирования представляются мощным инструментом для выявления критических зон, на которые впоследствии могут быть направлены стратегии по снижению выбросов. В связи с этим на базе модели Weather Research and Forecasting (WRF) реализуется система обратного моделирования выбросов метана для Европы: алгоритм инверсии метана Орхусского университета (AUMIA) v1.0. Компонент прямого моделирования AUMIA состоит из модели WRF, соединенной с многоцелевой глобальной базой данных по антропогенным выбросам метана. Для обеспечения согласованности переноса в процессе инверсии компонент обратного моделирования будет основан на модели WRF, соединенной с лагранжевым модулем рассеивания частиц. Описание инструментов моделирования, наборов исходных данных и оценки прямого моделирования за 1 год с 1 апреля 2018 г. по 31 марта 2019 г. представлено в данной работе. Апостериорные оценки выбросов метана, включая более узкое обратное моделирование для Дании, будут представлены во второй статье. Обнаружено хорошее общее согласие между результатами моделирования и наблюдениями с помощью прибора TROPOspheric Monitoring Instrument (TROPOMI) на борту спутника Sentinel-5 Precursor. Расхождения между моделями и наблюдениями для летнего пикового сезона соответствуют предыдущим исследованиям, проведенным над городскими районами Центральной Европы, причем относительные расхождения между смоделированными концентрациями и данными наблюдений в данном исследовании составляют от 1 % до 2 %. Коэффициенты корреляции и среднеквадратичные ошибки для летних месяцев составили от 0,4 до 0,5 и от 27 до 30 ppb, соответственно. С другой стороны, расхождения между моделью и наблюдениями для зимних месяцев свидетельствуют о значительном завышении антропогенных выбросов над исследуемым регионом, причем относительные расхождения составляют от 2 до 3 %. Коэффициенты корреляции и среднеквадратичные ошибки в этом случае составили от 0,1 до 0,4 и от 33 до 50 ppb соответственно, что указывает на необходимость более тонкой оценки обратного анализа для этого сезона. Согласно результатам моделирования, повышение концентрации метана над фоновыми концентрациями практически полностью обусловлено антропогенными источниками, однако их вклад в суммарную концентрацию метана в толще воды составляет не более 2%. Вклад природных источников (болот и термитов) и сжигания биомассы в исследуемый период был незначительным. Полученные в данном исследовании результаты способствуют новой модельной оценке концентраций метана над Европой и демонстрируют огромный потенциал для инверсного моделирования метана с использованием усовершенствованных продуктов TROPOMI в крупномасштабных приложениях.

Исследование опубликовано в журнале Geoscientific Model Development.