- En 2023, l’explosion du puits n°303 sur le champ pétrolier de Karaturun East, au Kazakhstan, s’est transformée en une fuite majeure de méthane pendant 205 jours, et la combinaison de plusieurs observations satellitaires a permis de reconstituer l’évolution horaire des émissions
- Sentinel-5P/TROPOMI, GHGSat, PRISMA, EnMAP, EMIT, Sentinel-2 et Landsat ont été utilisés conjointement afin de combler mutuellement les lacunes entre la surveillance quotidienne globale et les observations ciblées à haute résolution
- Du 9 juin au 25 décembre 2023, 115 panaches de méthane ont été détectés ; parmi eux, 48 ayant passé le filtrage qualité ont montré des débits d’émission compris entre 3.6 ± 1.3 et 63 ± 42 t/h, généralement autour de 20 à 50 t/h
- Les émissions totales de méthane sont estimées à 131 ± 34 kt, soit 4.5 % de l’estimation IEA de 2,898 kt pour le secteur de l’énergie kazakh en 2023, et 7 % si l’on ne considère que le pétrole et le gaz
- L’événement de Karaturun East dépasse les estimations pour Aliso Canyon ainsi que pour les explosions de puits dans l’Ohio et en Louisiane, montrant que la cartographie du méthane par satellite est désormais assez mature pour quantifier des fuites de longue durée
Ampleur de la fuite de Karaturun East
- Le matin du 9 juin 2023, lors d’opérations d’exploration sur le champ pétrolier de Karaturun East dans la région de Mangystau au Kazakhstan, une explosion et un incendie se sont produits sur le puits n°303
- L’incendie a détruit plusieurs équipements de sécurité, entraînant une perte de contrôle du puits et une flamme d’environ 10 m de hauteur
- Quelques jours plus tard, l’effondrement des roches autour du puits a formé un cratère de 15 m de large, compliquant son colmatage rapide
- Du 13 octobre au 20 novembre 2023, des milliers de tonnes d’eau ont été injectées dans deux puits d’injection pour atténuer la fuite de gaz, sans toutefois la résoudre complètement
- Le 25 décembre 2023, le flux de gaz et l’incendie ont cessé après l’injection d’une boue de forage lourde à environ 1,000 m de profondeur via une sonde à usage spécial reliée au puits accidenté
Pourquoi les observations satellitaires étaient nécessaires
- Les émissions anthropiques de méthane sont responsables d’environ 30 % du réchauffement mondial depuis l’ère préindustrielle
- L’industrie pétrolière et gazière représente une part importante des émissions de méthane, et leur réduction dans ce secteur est techniquement possible et relativement rentable
- Les explosions de puits sont liées à des défaillances imprévues des infrastructures pendant le forage, la complétion ou la production, ce qui peut entraîner des rejets incontrôlés d’hydrocarbures composés principalement de méthane
- Dans les accidents sur des sites isolés, les mesures au sol et aéroportées sont limitées, rendant difficile une évaluation globale des émissions de méthane liées à une explosion de puits
Système d’observation satellitaire combiné
- L’équipe d’analyse a construit une série temporelle d’observations issues de différents satellites de détection du méthane afin de reconstituer l’évolution de la fuite sur 205 jours
- TROPOMI fournit depuis 2018 une surveillance quotidienne mondiale des grandes émissions de méthane, et a joué un rôle clé pour échantillonner les premières semaines de cet événement
- Les satellites hyperspectraux à haute résolution observent moins fréquemment que TROPOMI, mais leur résolution spatiale supérieure permet de détecter de plus petits panaches et d’attribuer les émissions à des sources au niveau des installations
- GHGSat est une constellation privée conçue pour cartographier le méthane et le dioxyde de carbone avec une résolution de 25 à 50 m
- PRISMA, EnMAP et EMIT sont des missions scientifiques présentant une sensibilité relativement élevée au méthane avec un échantillonnage de 30 à 60 m
- Les radiomètres multispectraux de Sentinel-2 et Landsat sont moins sensibles au méthane que les satellites hyperspectraux, mais fournissent une observation mondiale systématique tous les quelques jours avec un échantillonnage spatial de 20 à 30 m
Traitement des données et méthode de quantification
- Les missions publiques à haute résolution ne proposent pas de produit directement exploitable pour les débits d’émission des panaches ; les cartes d’augmentation de concentration de méthane (ΔXCH4) et la détection des panaches ont donc été produites directement
- Le modèle IME a été utilisé pour convertir l’augmentation de concentration en débit d’émission, avec des données de vent issues du produit GEOS-FP
- Le traitement de PRISMA, EnMAP et EMIT a optimisé la méthode de recherche matched-filter pour les grands panaches très concentrés observés à Karaturun East
- une version logarithmique de la recherche matched-filter a été implémentée
- les pixels du panache ont été retirés lors du calcul des statistiques du matched-filter
- un modèle IME-Q a été construit pour chaque instrument hyperspectral afin d’obtenir une série temporelle cohérente
- Pour GHGSat, les cartes de panaches et les estimations de débit d’émission des produits officiels ont été utilisées
- Une configuration de traitement spécifique adaptée aux conditions de cet événement a été appliquée à TROPOMI
- chaque panache a été reproduit via de vastes simulations de modèles utilisant plusieurs paramétrisations de la couche limite planétaire et champs météorologiques
- une approche par ensemble complet a été utilisée pour estimer les incertitudes
- le filtrage a été ajusté pour prendre en compte de possibles artefacts en aval de la côte
- Les émissions totales ont été calculées en ajustant un polynôme du 3e degré à la série temporelle des débits d’émission ayant passé le filtrage qualité, puis en intégrant cette courbe ; l’incertitude a été estimée par simulation Monte Carlo
Résultats des observations
- Du 9 juin au 25 décembre 2023, 115 panaches de méthane ont été détectés sur le site
- Après sélection selon des critères tels que l’absence de nuages, l’absence d’artefacts de recherche et le fait qu’une part importante du panache ne se trouve pas hors du champ de l’image, 48 observations ont été retenues pour la quantification des débits d’émission
- Les débits d’émission estimés allaient de 3.6 ± 1.3 à 63 ± 42 t/h, avec des valeurs typiques de 20 à 50 t/h
- Les émissions les plus fortes ont été observées dans les semaines suivant immédiatement l’explosion, puis l’intensité des panaches a diminué progressivement jusqu’au contrôle de la fuite le 25 décembre
- Le 25 décembre, GHGSat a encore détecté un panache relativement important de 12 ± 3 t/h, ce qui concorde avec l’hypothèse d’un passage du satellite juste avant les dernières opérations de remise en état
- Lors de trois observations les 1er, 12 et 14 janvier 2024, aucun signal de méthane n’a été observé, ce qui suggère que les émissions sont soit tombées sous le seuil de détection des satellites, soit entièrement résorbées
Activité de l’incendie et limites de la combustion
- Selon les données de puissance radiative du feu issues de FIRMS et fondées sur VIIRS, l’incendie a été le plus intense immédiatement après l’explosion du puits, puis est resté relativement fort pendant environ 20 jours
- Ensuite, la détection des incendies par satellites à haute résolution a confirmé que le feu restait actif sur le site, mais avec une intensité plus faible
- L’intensité de l’incendie dans cet événement était nettement inférieure à celle d’un torchage puissant sur une installation pétrolière et gazière, et également inférieure à celle observée lors de l’explosion d’un puits en Louisiane en 2019
- D’après les photos du site et les reportages de presse, il est probable que le mélange expulsé lors de l’explosion contenait une quantité importante d’eau
- Un mélange contenant de l’eau a pu abaisser la température du puits via des pertes de chaleur radiatives et empêcher l’inflammation des rejets gazeux, mais une faible combustion ne signifie pas nécessairement une baisse des émissions de méthane
Comparaison avec les grandes fuites précédentes
- Les émissions totales de méthane de l’événement de Karaturun East sont estimées à 131 ± 34 kt
- Cette valeur représente 4.5 % des 2,898 kt estimés par l’IEA pour le secteur énergétique du Kazakhstan en 2023, et 7 % si l’on se limite au secteur pétrole-gaz
- L’événement d’Aliso Canyon en 2015, avec 97 kt, était jusqu’ici considéré comme la plus grande fuite de méthane documentée dans le cadre d’opérations pétrolières et gazières normales
- Les émissions de Karaturun East dépassent également les estimations de 60 ± 15 kt pour l’explosion d’un puits dans l’Ohio en 2018 et de 21 à 63 kt pour celle en Louisiane en 2019
- Le sabotage des doubles gazoducs sous-marins Nord Stream 1 et 2 en mer Baltique le 26 septembre 2022 est estimé à 420 à 490 kt, ce qui pourrait représenter une émission encore plus importante que l’explosion de Karaturun en 2023
Rôle et limites de la combinaison de satellites
- Même sans GHGSat, il a été possible d’obtenir une estimation similaire des émissions totales de méthane grâce aux nombreuses observations des autres missions
- Toutefois, les observations de GHGSat ont été cruciales pour reconstituer les dernières semaines de la fuite, période durant laquelle les autres satellites n’ont pas fourni d’observations utiles
- Si seules les données hyperspectrales sensibles, dont GHGSat, avaient été utilisées, les premières semaines — quand les débits d’émission étaient les plus élevés — auraient été manquées, conduisant à une sous-estimation des émissions totales
- Les données hyperspectrales publiques actuelles nécessitent un tasking pour observer un site donné et n’offrent généralement pas de revisite rapide
- TROPOMI et les satellites multispectraux fournissent des observations mondiales systématiques et fréquentes, essentielles pour la détection initiale et le suivi de l’évolution de la fuite
- Pour un événement comme Karaturun East, lorsque les émissions passent sous le seuil de détection relativement élevé, généralement d’environ 10 t/h, l’usage de TROPOMI et des satellites multispectraux devient difficile
- Même dans une série temporelle combinant différents instruments, méthodes de recherche du méthane et techniques de quantification des panaches, aucun biais propre à un satellite n’a été observé dans les estimations individuelles de débit d’émission
- Les nouveaux systèmes de surveillance du méthane et missions satellitaires comme le Methane Alert and Response System (MARS) du PNUE, MethaneSAT et Carbon Mapper devraient gagner en importance pour la détection et la quantification des grandes fuites de méthane
1 commentaires
Avis de Hacker News
Avec de meilleurs satellites et des données de relevés aériens, les émissions de méthane liées au pétrole et au gaz apparaissent bien plus élevées que ce que déclare le secteur
À chaque fois que des chercheurs indépendants examinent toutes les étapes — production, transport, distribution et usage final — ils trouvent davantage de fuites que dans les hypothèses existantes, lesquelles reposaient depuis longtemps, point essentiel, sur des chiffres fournis par l’industrie
Sur les filières de production particulièrement sujettes aux fuites, l’impact sur 100 ans peut même devenir supérieur à celui du charbon. Par exemple, certaines zones du Permian au Nouveau-Mexique affichent jusqu’à 9 % de taux de fuite. Brûler du méthane émet environ deux fois moins de CO2 que le charbon, mais le potentiel d’effet de serre du méthane est 20 fois supérieur à celui du CO2 sur 100 ans ; il faut donc ajouter 180 % à l’effet de serre total, et même sans tenir compte d’autres fuites dans les pipelines, cela devient 40 % pire que le charbon
https://sustainability.stanford.edu/news/methane-leaks-are-f...
C’est une simple multiplication qui n’a presque aucun rapport avec la réalité, et pendant que les consommateurs paient le coût du LAUG, les utilities se voient garantir 10 % de profit sur les coûts d’infrastructure. Avec les subventions au remplacement des canalisations qui fuient souvent, cela pousse à privilégier des investissements inutiles, comme le remplacement de vieilles infrastructures d’énergies fossiles, plutôt que la réparation des fuites
Si l’on peut réduire les émissions au niveau que l’on imaginait initialement, cela pourrait être une bonne nouvelle
Ils n’ont vraiment de sens que si l’on suppose que les émissions restent constantes sur une longue période
Une estimation de 131 kt de méthane, c’est assez énorme
En termes d’impact sur le réchauffement climatique sur 100 ans, cela correspond à environ 3,93 mégatonnes de CO2, soit un niveau comparable aux émissions annuelles de petits pays comme l’Iceland ou Malta
Pour vraiment mesurer à quel point les fuites de méthane sont terrifiantes, il suffit de regarder ce qui se passe quand le pergélisol fond sous l’effet du réchauffement climatique, avec des dolines qui apparaissent partout dans la toundra
La matière organique auparavant gelée se décompose, formant d’énormes bulles de méthane ; lorsqu’elles deviennent assez grandes, elles explosent, laissent un grand cratère, puis l’eau s’y accumule
On estime que les quantités de méthane qui s’en échappent sont énormes, mais sans observation complète, impossible de le savoir précisément
Si l’on n’arrive même pas à résoudre le problème des fuites de méthane alors que le méthane est une ressource précieuse, je vois très peu de chances que la capture du carbone, qui consiste à injecter du CO2 dans des endroits comme des cavernes, fonctionne
À mon avis, ceux qui font la promotion de ce genre de technologies sont presque des escrocs
D’après la description, cela semble s’être produit au Kazakhstan entre juin et novembre 2023 environ
On dirait une version réduite du Darvaza gas crater au Turkmenistan : https://en.wikipedia.org/wiki/Darvaza_gas_crater
On ne va finalement pas tenir, non ?
Mais même si nous ne parvenons pas à stopper le changement climatique, nous ne sommes pas impuissants
Les Dutch savent lutter contre la montée du niveau de la mer, l’architecture Middle Eastern sait garder les gens au frais dans un air à plus de 50 °C, et les Canadians savent rendre les réseaux électriques résistants à l’hiver
Il existe des menaces, comme les incendies de forêt, pour lesquelles il n’y a pas de stratégie optimale immédiate, mais nous ne sommes pas seuls et pas totalement impuissants. Si nous avons la volonté de travailler ensemble, d’innombrables vies peuvent être sauvées
https://jonathanfranzen.com/what-if-we-stopped-pretending/
Être gentils et aimants, cultiver la compassion : c’est à peu près tout
L’essentiel n’est pas de savoir si nous survivrons ou non. L’entropie est l’ennemi et finira par gagner, mais de toute façon personne ne s’en sortira vivant. Ce qui compte, c’est de devenir de meilleures personnes, d’aider les autres et d’améliorer la situation
Si nous tenons, ce sera grâce à l’amour et à la compassion ; et si nous ne tenons pas, nous n’aurons pas gaspillé le temps qui nous était donné
Les pays riches semblent devoir souffrir le plus
Le panache de méthane se trouve à 2 km du point d’éruption
https://satellites.pro/Kazakhstan_map#A45.338220,52.376976,1...
Il s’agit probablement d’une fuite de pipeline
Quand le changement climatique atteindra un certain point, je pense qu’il viendra un moment où il faudra prendre des mesures offensives contre les plus gros pollueurs, quel que soit le pays derrière lequel ils se cachent
Il est même probable que certains chercheront à affaiblir ce genre d’objectifs climatiques. Peut-être que les US pourraient utiliser une partie de leur budget militaire pour neutraliser des installations industrielles polluantes avec des équipes de démolition SEAL
Avant que cette idée vous alarme, les US tuent déjà de vraies personnes dans ce type d’opérations. Neutraliser uniquement des infrastructures a aussi des précédents, et semble bien plus modéré
Si l’on avait beaucoup de temps, comment faudrait-il s’y prendre pour éliminer autant que possible le méthane atmosphérique ?
Il est moins nécessaire de l’éliminer que d’arrêter les fuites
Le carbone serait-il le grand filtre ?
J’ai lu un texte assez convaincant expliquant que Venus contient tellement de carbone qu’il serait impossible de la terraformer