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誰是全球頭號碳排放大戶?衛星能看到

全球領導人即將在氣候峰會上商議如何控制溫室氣體排放。與此同時,利用科技,人們可以監測哪些國家認真履行承諾,哪些在耍滑頭。


2017年6月14日中國安徽省淮南市,中國街頭小販和市民聚集在一家燃煤電廠外。 攝:Kevin Frayer/Getty Images
2017年6月14日中國安徽省淮南市,中國街頭小販和市民聚集在一家燃煤電廠外。 攝:Kevin Frayer/Getty Images

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衛星正漸漸成為一種抗擊氣候變化的工具,它可以揭露隱藏的溫室氣體排放源,讓各國政府得以對國際公約的遵守情況進行監測。

過去三年間,衛星圖像已用於監測俄羅斯、土庫曼斯坦、美國得克薩斯州二疊紀盆地等地的情況,用來找出此前未被發現的甲烷泄漏,或者上調之前預測的排放量。有些情況下,衛星圖像暴露出的結果還會引發國際衝突。

這些數據有的來自私營企業,有的來自環保監督部門或別的機構,有的在進行分析時結合了航天局多用途衛星的數據。政府、私營企業和環保組織也發射了數十枚專用衛星,專門監測地球上的溫室氣體排放情況。

除了通訊和氣象監測,衛星一直以來還有另一項重要用途:監測部隊集結或是武器動向,在涉及國家安全的問題上,衛星圖像揭示的資訊能讓對方無法抵賴。如今,衛星用於監測溫室氣體排放後,各國在相互指責時又多了一種可以提供憑證的技術。

已有一些國家表達了不滿,他們擔心對手方可能將衛星圖像用作「把柄」,在排放問題上責難自己。加拿大衛星公司GHGSat Inc.首席執行官史蒂芬·熱爾曼(Stephane Germain)說,中國尤其明確地表明了立場:它希望將監測範圍控制在本國境內,並將這類衛星的使用上升到國家安全高度。GHGSat的業務包括對溫室氣體排放進行監測。

「他們最擔心有人可以從太空中監視他們。」熱爾曼說。

然而,跨國公司已經在使用衛星追蹤各種數據,包括中國的鋼鐵產量、美國郊區購物中心的人流量等等,大型石油企業也支持利用衛星監測來判斷自身是否符合清潔空氣標準。沙烏地阿美(Saudi Aramco)、埃克森美孚(Exxon Mobil Corp.)等石油行業巨頭更是通過行業聯盟油氣行業氣候倡議組織(Oil and Gas Climate Initiative)成為了GHGSat的投資人。

氣候監測類衛星的重點關注對象是甲烷,這種強效溫室氣體會從油氣井口、管道和儲存罐中泄漏,且沒什麼規律可循,這增加了監測難度——尤其是在偏遠地區以及禁止實地檢查或飛機偵查的專制國家。

「它基本上可以讓泄漏者無所遁形。」總部位於巴黎的國際能源署(International Energy Agency)首席能源經濟學家蒂姆·古爾德(Tim Gould)談到衛星監測時說。

國際氣候峰會下月將在格拉斯哥舉行,屆時美國和其他方面——包括聯合國、一些私人企業以及歐洲航天局(European Space Agency)——將倡議擴大衛星的使用範圍,將其更廣泛地用於評判各國在削減溫室氣體排放上的進展。

各國一直在努力實現2016年《巴黎氣候協定》設定的減排目標,但進程並不順利。對於未能實現減排目標的國家,該協定並沒有包含強制執行規定。

美國氣候問題特使約翰·克裡(John Kerry)曾表示,衛星可以用來監測中國的污染。中國是全球最大的溫室氣體排放國,而且中國政府會管控資訊。克裡今年7月簽署了一份聯合聲明,稱美國將與俄羅斯合作,通過衛星來監測排放。根據國際能源署的數據,俄羅斯在全球油氣行業中是最大的甲烷排放國,位居第二的是美國。

不過,衛星技術的應用也伴隨著爭議。研究公司Kayrros在分析歐洲航天局衛星的開源數據後宣稱,俄羅斯的甲烷排放量出現了大幅增加。隨後,俄羅斯總統普丁(Vladimir Putin)駁斥了有關甲烷排放的批評,稱俄羅斯將發射自己的監測衛星。

中國政府已表示,它正在核實來自其他國家的氣候數據是否準確。據中國官方媒體報導,中國2016年發射了碳衛星,以此監測二氧化碳排放,並計劃在2025年之前再發射數枚用於監測溫室氣體排放的衛星。

眼下,法國國家太空研究中心(Centre National d’Etudes Spatiales,簡稱CNES)正與英國合作開展一個基於衛星的氣候監測項目,項目名為Microcarb。

「衛星是最理想的工具。」CNES首席科學家朱麗葉·蘭班(Juliette Lambin)說,「它們的監測範圍可以在幾天之內覆蓋全球。」

在美國,一些政府所有的機構正與私營企業聯手建造排放監測類衛星。美國國家航空航天局(National Aeronautics and Space Administration,簡稱NASA)的噴氣推進實驗室(Jet Propulsion Lab)就向私營企業Carbon Mapper提供了一種主要傳感器,後者的合作夥伴包括加州政府以及清潔能源和氣候變化領域的智庫RMI。

今年夏天,來自美國環保協會(Environmental Defense Fund)、哈佛大學(Harvard University)及史密森天體物理觀測台(Smithsonian Astrophysical Observatory)的科學家聚集在美國科羅拉多州布魯姆菲爾德的一處飛機庫,共同開展名為MethaneSAT的衛星項目。該項目耗資8,800萬美元,得到了新西蘭政府及其他方面的支持。衛星預定在大約一年後發射,專門監測全球的甲烷排放情況。

「俄羅斯不會讓你的飛機飛越他們的油田。中東也不可能。」MethaneSAT項目聯合主管、從事風險投資的基金經理湯姆·英格索爾(Tom Ingersoll)說,「有了衛星,要想隱瞞就難了。」

該項目旨在通過光譜儀來監測甲烷,這種儀器可以測量地球表面的光反射情況。每種化學物質對光的反射都不同,MethaneSAT的傳感器就是為了觀測甲烷的折射。

測試期間,科學家將一台光譜儀安裝在美國國家科學基金會(U.S. National Science Foundation)所有的一架灣流(Gulfstream)飛機上,該基金會對MethaneSAT項目提供了資金支持。通過機身腹部的兩個桃紅色舷窗,研究團隊讓光譜儀向外瞄準。在得克薩斯州上方45,000英尺(約13,700米)的高空,它可以探測到一輛卡車釋放出的甲烷。

它還另有發現:周圍意外出現了一大股甲烷羽流,後來系統分析顯示,那是來自一處油井平台上未被點燃的火炬。

「看到羽流的那一刻,我知道這個辦法是可行的。」哈佛大學研究員喬納森·富蘭克林(Jonathan Franklin)說,他負責MethaneSAT光譜儀的校準工作。

進入太空後,這套系統將把數據傳輸至地球上的雲計算系統,再通過算法分析出大氣中的甲烷含量,以及甲烷泄漏的具體位置。

石油行業高管和行業組織美國石油協會(American Petroleum Institute)說,他們對獨立的衛星監測項目表示歡迎。他們還自己出資開展了類似項目,他們說美國石油業的污染程度較輕,這一點衛星數據可以提供支持。國際能源署的數據顯示,2020年美國的甲烷排放量比俄羅斯少4.7%,與此同時油氣產量卻比俄羅斯高34%。

石油類企業在衛星企業GHGSat中擁有約三分之一的股份,後者的客戶包括荷蘭皇家殼牌石油公司(Royal Dutch Shell PLC)和雪佛龍(Chevron Corp.)。

「不妨設想,有一種高度靈敏且精確的衛星可以核實這些(甲烷)排放,並讓所有排放國都遵循同樣的標準。 」殼牌石油美國業務總裁格雷琴·沃特金斯(Gretchen Watkins)說,「這是一種成功。」

GHGSat過去一年發射了兩顆衛星,其分辨率之高,足以將全球數百萬油氣管道和井口放大後仔細觀察。憑藉今年7月在第二輪融資中獲得的4,500萬美元,該公司計劃再發射10顆衛星。

GHGSat最初吸引世人關注是在2019年,當時它無意間發現,人為產生的排放可能使土庫曼斯坦成為全球最大的甲烷排放國之一。某天,該公司的首顆衛星「Claire」(發射於2016年)正在觀測泥火山,這時它卻發現了一個出現故障的天然氣壓縮站。

後來在外交努力下,土庫曼斯坦停止了這些排放。但據GHGSat稱,當地依然存在其他泄漏,泄漏點包括油氣管道、儲油罐以及油田中的火炬,這些甲烷未經燃燒就被直接排放到空氣中。GHGSat說,今年這類甲烷的泄漏量可能相當於近1,000萬輛汽車的排放量。

俄羅斯也引起了類似關注。今年4月,研究公司Kayrros通過歐洲現有衛星提供的數據計算得出,俄羅斯油氣管道和其他天然氣基礎設施去年釋放出的甲烷羽流增長了40%。兩個月後,Kayrros援引衛星數據稱,2019年俄羅斯韃靼斯坦的一條管道可能排放出大量甲烷,其排放量之大,在Kayrros觀測史上可以排到第三。

英文原文:Who Are the World’s Biggest Climate Polluters? Satellites Sweep for Culprits

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