Solution satellitaire : détection des émissions de méthane en mer
Les émissions de méthane constituent une menace importante pour le climat de notre planète, en particulier celles qui proviennent de sources en mer comme les plateformes pétrolières et gazières. Des entreprises canadiennes innovatrices utilisent des données satellitaires pour relever ce défi. Ces efforts de détection et de surveillance des fuites de méthane depuis l'espace représentent une étape prometteuse pour la protection de l'environnement et l'atténuation des effets des changements climatiques.
Le défi
L'effet de serre est un phénomène bien connu : la lumière du Soleil traverse les panneaux de verre d'une serre et la chaleur y est piégée parce qu'elle ne peut se dissiper par rayonnement à travers le verre vers l'extérieur frais, ce qui entraîne une augmentation de la température. De même, l'atmosphère terrestre constitue une couche naturelle qui peut maintenir des conditions favorables à la vie en retenant la chaleur solaire sur notre planète. Toutefois, depuis la révolution industrielle, nous avons rejeté dans la haute atmosphère d'énormes quantités de gaz nocifs qui contribuent aujourd'hui à piéger cette chaleur et à provoquer le réchauffement de la planète.
Le méthane est un gaz à effet de serre très puissant : il peut piéger la chaleur 80 fois plus efficacement que le dioxyde de carbone. La quantité de méthane a doublé au cours des 150 dernières années et continue d'augmenter, principalement en raison de l'activité humaine. Les sources courantes d'émissions de méthane dans le monde comprennent l'élevage de bétail, les sites d'enfouissement, la combustion de biomasse ainsi que la production de pétrole et de gaz, tant sur terre qu'en mer.
Le projet
Depuis plusieurs années, l'Agence spatiale canadienne soutient l'entreprise canadienne GHGSat dans le développement de capteurs de satellites capables de détecter et de localiser avec précision les émissions de méthane, non seulement au Canada, mais aussi dans le monde entier. Le système satellitaire de GHGSat n'est pas de grande taille, mais il est très performant.
C-CORE, une entreprise de Terre-Neuve, travaille avec GHGSat depuis afin d'appuyer les progrès de la technologie et des services de GHGSat. Dans le cadre d'une possibilité de financement au titre de l'initiative utiliTerre, C-CORE a élaboré le projet de surveillance des émissions de méthane en mer en partenariat avec GHGSat afin de relever les défis liés à ces émissions au moyen d'une approche multisatellitaire.
Le projet de surveillance des émissions de méthane en mer est ambitieux : il consiste à assembler le premier système satellitaire au monde capable de détecter les émissions de méthane des plateformes extracôtières à l'aide d'images libres d'accès provenant de diverses missions satellitaires. Le projet peut fournir un service mondial permettant de repérer les sources possibles de gaz à effet de serre qui nécessitent une étude poussée. Ce processus de signalement et d'observation permet aux satellites de GHGSat de mesurer avec plus de précision les niveaux d'émissions de méthane de la plateforme étudiée. Les essais préliminaires du système ont donné des résultats prometteurs et démontré sa capacité à fournir des mesures précises et complètes du méthane avec une grande exactitude.
Le comment
Le principal obstacle à la mise au point du système satellitaire a été l'élaboration d'approches en mode scintillement pour les missions dont les données sont libres d'accès et les satellites de GHGSat. Cela signifie que C-CORE, qui utilise des images libres d'accès, a donc eu à cerner les zones des images qui fournissent des données en mode scintillement et à concevoir des outils d'analyse permettant de repérer les plateformes qui émettent du méthane. C'est la partie signalement de l'opération. C-CORE a également ajouté l'analyse du torchage et l'exploration de bases de données pour mettre en évidence les plateformes présentant un risque élevé d'émission de méthane.
En ce qui concerne GHGSat, l'entreprise a dû démontrer sa capacité à manœuvrer ses satellites pour pointer vers les plateformes afin d'acquérir des données en mode scintillement ainsi que de nouvelles approches pour obtenir des mesures du méthane. La meilleure façon de visualiser les panaches de méthane depuis l'espace consiste à utiliser en arrière-plan le reflet solaire très brillant sur l'océan.
Vue d'artiste des trois satellites (Luca, Penny et Diako) de la constellation de GHGSat en orbite autour de la Terre. (Source : GHGSat)
Une fois les emplacements de ces panaches de méthane déterminés de manière fiable, la partie observation de l'opération a commencé. L'emplacement des plateformes de production pétrolière où des émissions de méthane ont été relevées a alors fait l'objet d'une étude approfondie et de mesures de surveillance. Les cartes de l'emplacement des plateformes ont ensuite été superposées aux cartes-images de GHGSat contenant des mesures ponctuelles des émissions de méthane.
Panache de méthane spectaculaire repéré à l'aide des algorithmes exclusifs de C-CORE et des données satellitaires de Landsat 9, le . Cette émission de méthane est estimée à beaucoup plus de 10 000 kg/h. (Source : C-CORE.)
Au cours de la phase de test, les partenaires du projet ont acquis une expérience précieuse. Grâce à son capteur infrarouge breveté, GHGSat a enregistré et affiné la signature unique des émissions contrôlées de méthane, ce qui a permis de valider et de quantifier les mesures de ces émissions. C-CORE a mis au point une méthode qui consiste à utiliser de vastes archives d'images d'observation de la Terre des missions Landsat et Sentinel du golfe du Mexique pour recueillir des preuves de la présence de panaches de méthane provenant de plus de 1800 plateformes extracôtières dans cette partie du monde. Ces données ont ensuite été utilisées pour déterminer les plateformes ayant des antécédents d'émissions importantes de méthane et pour cibler les travaux de collecte de données de GHGSat sur ces sites en vue d'une éventuelle surveillance de ces émissions depuis l'espace.
Le projet de surveillance des émissions de méthane en mer a ensuite été réalisé. Les procédures de détection des plateformes et des panaches ont fait l'objet d'une démonstration probante en afin de permettre enfin la surveillance mondiale des panaches de méthane provenant des plateformes extracôtières. L'utilisation régulière de satellites d'observation de la Terre et de leurs flux de données a permis de réduire le temps nécessaire – de plusieurs heures à quelques secondes seulement – pour localiser les émissions nocives de méthane. Cela a ouvert la voie à une utilisation opérationnelle et à des applications mondiales.
Avec le soutien de l'Agence spatiale canadienne, C-CORE et GHGSat ont exploré et mis en œuvre avec succès des solutions spatiales pour localiser, mesurer et surveiller les émissions en mer de méthane, l'un des gaz à effet de serre les plus puissants.
Le plus petit panache de méthane jamais détecté à l'aide de satellites. Les émissions ont été mesurées à 182 kg/h par GHGSat-C3 le . (Source : C-CORE et GHGSat).
Les avantages
Le service offert par le projet de surveillance des émissions de méthane en mer est un excellent exemple de l'ingéniosité canadienne. Il montre que l'utilisation de la technologie spatiale peut avoir des retombées considérables sur la détection et la surveillance des sources de gaz à effet de serre dans les régions extracôtières éloignées, ce qui présente des avantages importants pour le Canada.
- Protection de l'environnement : En détectant et en localisant les émissions de méthane non seulement au Canada, mais aussi dans le monde entier, le projet contribue aux efforts de protection de l'environnement. Le méthane étant un gaz à effet de serre puissant, il est essentiel d'en réduire les émissions pour lutter contre les changements climatiques.
- Amélioration de la surveillance et des mesures : La capacité de détecter les émissions de méthane dans les zones marines extracôtières à l'aide de systèmes satellitaires permet une surveillance plus complète des sources de gaz à effet de serre. Cette capacité permet de prendre des mesures plus ciblées et plus efficaces pour atténuer les émissions.
- Avancées technologiques : L'innovation canadienne dans le domaine de la technologie satellitaire renforce notre réputation à l'échelle mondiale et ouvre des perspectives économiques.
- Surveillance élargie : Le projet peut élargir la surveillance des émissions de méthane depuis l'espace ailleurs que dans les zones extracôtières, y compris en milieu urbain au Canada, pour avoir une meilleure compréhension des sources de ce gaz.
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