Hoe nauwkeurig kunnen satellieten methaan opsporen? Een internationaal onderzoeksteam heeft getest met welke nauwkeurigheid ruimtevaartinstrumenten in staat zijn om methaanemissies op aarde te detecteren. De resultaten kunnen helpen om belangrijke methaanbronnen op te sporen, lekken te dichten en de uitstoot van dit krachtige broeikasgas te verminderen.
Zonnepanelen voorzien installaties voor het vrijmaken van methaan op het onderzoekscentrum in Casa Grande, Arizona, van energie.
(Afbeelding: Frances Reuland)
Het was de grootste gecontroleerde test tot nu toe op het gebied van methaanmonitoring vanuit de ruimte: het onderzoeksteam onder leiding van prof. Adam Brandt van de Stanford Doerr School of Sustainability stelde in 2025 in de woestijn van Arizona de prestaties van satellietmeetinstrumenten op de proef.
Samen met promovenda en eerste auteur Frances Reuland voerde het team 481 gecontroleerde methaanemissies uit. De proeven waren qua timing afgestemd op de overvluchten van elf overheids-, non-profit- en commerciële satellieten, zodat deze satellieten de gebeurtenissen op de onderzoekslocatie van de Stanford-universiteit in Casa Grande konden vastleggen.
De verzamelde gegevens werden onafhankelijk van elkaar geanalyseerd door vijftien onderzoeksteams van bedrijven, non-profitorganisaties, overheidsinstanties en universiteiten in negen landen. Zij controleerden of er op de betreffende satellietfoto een methaanwolk te zien was en schatten, indien dat het geval was, hoeveel methaan er was ontsnapt. Vervolgens vergeleken de auteurs van de studie de geschatte hoeveelheden met de bekende emissiehoeveelheden en lieten ze zien welke satellieten het beste presteerden bij de metingen.
„Jarenlang heerste er grote scepsis over de vraag of methaan vanuit de ruimte überhaupt betrouwbaar kan worden gemonitord. Het opsporen van het gas via satelliet is technisch gezien uiterst veeleisend”, zegt onderzoeksleider Brandt. „Onze resultaten zouden toezichthouders, de politiek, methaanproducenten en de bevolking vertrouwen moeten geven in satellietmonitoring.“
Methaanmetingen vanuit de ruimte – is dat betrouwbaar?
De resultaten van de elf satellieten waren zeer wisselend. Het beste presteerden de instrumenten die speciaal voor de monitoring van methaan waren ontwikkeld. Zij herkenden 92 tot 100 procent van de testwolken correct.
De meeste schattingen weken tot wel 50 procent naar boven of naar beneden af van de werkelijke emissiehoeveelheden. Gemiddeld hielden de overschattingen en onderschattingen elkaar echter grotendeels in evenwicht. Volgens de auteurs van de studie zijn de satellietgegevens daarmee betrouwbaar genoeg om grote lekken te identificeren voor verder onderzoek, de emissie-intensiteit van verschillende olie- en gasregio’s te beoordelen en de regionale broeikasgasinventarissen van de overheden aan te vullen. Een broeikasgasinventaris is de systematische registratie en balansopstelling van alle broeikasgasemissies en -putten.
Bij een uitstoot van ongeveer 50 tot 200 kilogram methaan per uur en onder ideale omstandigheden – dat wil zeggen bij weinig bewolking en matige wind – detecteerden de instrumenten de methaanpluimen betrouwbaar. Deze emissiesnelheid ligt dicht bij de drempelwaarde van 100 kilogram per uur, waarboven in het kader van sommige deelstaat- en nationale programma's voor „grote emittenten“ controles worden gestart.
De beperkingen van methaananalysesystemen
Satellietgebaseerde monitoringsystemen detecteren methaan met behulp van infraroodlicht dat door het aardoppervlak wordt weerkaatst. Omdat ze afhankelijk zijn van gereflecteerd zonlicht, hadden zelfs de speciale instrumenten van de satellieten GHGSat en Tanager-1 moeite om methaanpluimen door een bewolkte hemel heen te detecteren.
Volgens de auteurs vormt dit een probleem in sommige regio’s waar veel methaan vrijkomt. Tot deze regio’s behoren tropische olie- en gasproducerende landen zoals Nigeria en Venezuela, evenals gebieden met een koud, bewolkt klimaat zoals Canada en Rusland. Er is verder onderzoek nodig om te begrijpen hoe deze satellietsystemen en algoritmen functioneren boven niet-woestijnachtig terrein, onder verschillende weersomstandigheden en boven open water.
Bij heldere hemel boven het testterrein in Casa Grande, Arizona, detecteerden de voor methaanmetingen aangepaste instrumenten, waaronder het Duitse milieubewakings- en analyseprogramma EnMAP, 62 tot 88 procent van de methaanwolken. Veelzijdige systemen voor aardobservatie aan boord van Amerikaanse en Europese overheidssatellieten detecteerden slechts 29 tot 37 procent. Vooral bij emissies van minder dan 1.000 kilogram per uur waren ze foutgevoelig.
Voor ons is het vanzelfsprekend dat wij verantwoordelijk omgaan met uw persoonsgegevens. Voor zover wij persoonsgegevens van u verzamelen, verwerken wij deze met inachtneming van de geldende voorschriften inzake gegevensbescherming. Gedetailleerde informatie vindt u in onze Privacyverklaring.
Toestemming voor het gebruik van gegevens voor reclamedoeleinden
Ik ga ermee akkoord dat Vogel Communications Group GmbH & Co. KG, Max-Planckstr. 7-9, 97082 Würzburg, met inbegrip van alle aan haar verbonden ondernemingen in de zin van §§ 15 e.v. AktG [Duitse Wet op de naamloze vennootschappen], (hierna: Vogel Communications Group) gebruik maakt van mijn e-mailadres voor het versturen van redactionele nieuwsbrieven. Overzichten van de betreffende gelieerde ondernemingen kunnen hier worden opgevraagd.
De inhoud van de nieuwsbrief heeft hierbij betrekking op producten en diensten van alle bovengenoemde ondernemingen, waaronder vaktijdschriften en vakboeken, evenementen en beurzen evenals evenementgerelateerde producten en diensten, gedrukte en digitale media-aanbiedingen, en diensten zoals andere (redactionele) nieuwsbrieven, winacties, leadcampagnes, online en offline marktonderzoek, vakspecifieke webportalen en e-learningcursussen. Indien ook mijn persoonlijke telefoonnummer werd verzameld, mag dit worden gebruikt om mij aanbiedingen te doen voor de bovengenoemde producten en diensten van de genoemde ondernemingen en voor marktonderzoek.
Mijn toestemming omvat daarnaast de verwerking van mijn e-mailadres en telefoonnummer voor de gegevensmatching voor marketingdoeleinden met geselecteerde advertentiepartners, zoals bijv. LinkedIn, Google en Meta. Ten behoeve hiervan mag Vogel Communications Group de genoemde gegevens gehasht overdragen aan advertentiepartners, die deze gegevens vervolgens gebruiken om te kunnen bepalen of ik eveneens lid ben van de betreffende platforms van de advertentiepartners. Vogel Communications Group gebruikt deze functie voor de volgende doeleinden: retargeting (upselling, cross-selling en klantenbinding), het genereren van zog. lookalike audiences voor het werven van nieuwe klanten en als uitsluitingsgrondslag voor lopende reclamecampagnes. Meer informatie kan ik ontlenen aan de paragraaf “Gegevensmatching voor marketingdoeleinden“ in de Privacyverklaring.
Indien ik op internet beveiligde content raadpleeg op portalen van Vogel Communications Group, met inbegrip van de aan haar verbonden ondernemingen in de zin van §§ 15 e.v. AktG, moet ik mij met verdere gegevens registreren om toegang te krijgen tot deze content. Als tegenprestatie voor deze kosteloze toegang tot redactionele content mogen mijn gegevens in de zin van deze toestemming worden gebruikt voor de hier genoemde doeleinden. Dit geldt niet voor de gegevensmatching voor marketingdoeleinden.
Recht op herroeping
Ik ben me ervan bewust dat ik deze toestemming te allen tijde met werking voor de toekomst kan intrekken. Mijn herroeping heeft geen invloed op de rechtmatigheid van de gegevensverwerkingen die vóór de herroeping hebben plaatsgevonden. Om mijn herroeping te verklaring, kan ik als één optie het op https://contact.vogel.de/nl op te vragen contactformulier gebruiken. Voor zover ik afzonderlijke nieuwsbrieven waarop ik geabonneerd ben, niet meer wil ontvangen, kan ik daarnaast ook op de afmeldlink klikken die onderaan de nieuwsbrief is opgenomen. Nadere informatie over mijn recht op herroeping en de uitoefening ervan evenals over de gevolgen van mijn herroeping vind ik in de Privacyverklaring, paragraaf Redactionele nieuwsbrieven.
Landobservatiesystemen verzamelen op hun beurt niet voldoende spectrale gegevens om methaan eenduidig te kunnen detecteren. De grootschalige dekking die hiermee wordt bereikt en de archiefgegevens blijven niettemin waardevol, omdat hiermee langetermijntrends kunnen worden gedocumenteerd en grote lekken kunnen worden opgespoord.
AI meldt vaak methaan op plaatsen waar dat niet aanwezig is
De hoofdauteur van het onderzoek, Frances Reuland, op de onderzoekslocatie in Casa Grande, Arizona.
(Bild: Taylor Adams)
Om na te gaan of de systemen ten onrechte lekken meldden, stelden de onderzoekers de analyseteams gegevens ter beschikking van 265 vluchten waarbij geen methaan vrijkwam. Bij de meeste methoden kwamen valse alarmen relatief zelden voor. Een uitzondering hierop vormden analyses met nieuwe benaderingen op basis van kunstmatige intelligentie.
Volgens het onderzoek werd 79 procent van de valse alarmen veroorzaakt door teams die gegevens van overheidssatellieten voor landobservatie met AI hadden geanalyseerd. De nieuwe gegevens uit de experimenten in Casa Grande kunnen volgens de onderzoekers in ieder geval helpen om AI-gebaseerde analyses te verbeteren. „Met dit onderzoek beschikken we over veel meer gegevenspunten uit gecontroleerde bronnen dan ooit tevoren om de methaanherkenning vanuit de ruimte te testen”, zegt eerste auteur Reuland.
Zo verliepen de methaanemissies in de woestijn
Voor hun onderzoek maakten de wetenschappers gebruik van een relatief eenvoudige opstelling. Op de onderzoekslocatie leidden ze gecomprimeerd aardgas, dat grotendeels uit methaan bestaat, door een uitlaatpijp en stelden ze de emissiehoeveelheden zo in dat deze ongeveer overeenkwamen met puntbronnen zoals stortplaatsen en olie- en gasinstallaties.
Het team regelde de uitstoot online. Elke cyclus duurde acht tot tien minuten en er kwam ongeveer 10 tot 1.200 kilogram methaan per uur vrij. Gedurende de totale looptijd van het experiment heeft het team zo in totaal minder dan 50 ton methaan in het milieu geloosd. Dat komt overeen met de jaarlijkse uitstoot van een kudde van ongeveer 500 melkkoeien of ongeveer 13 seconden van de wereldwijde methaanuitstoot door fossiele brandstoffen.
„We hopen dat onze bevindingen het debat over methaanemissies zullen veranderen: Het zou niet langer moeten gaan om de vraag of deze systemen werken, maar om de vraag hoe en waar ze het meest effectief kunnen worden ingezet om wereldwijde methaanreducties te bevorderen, waarbij ook rekening wordt gehouden met algoritmische afwegingen”, schrijven Reuland en haar coauteurs.
Het dichten van methaanlekken is niet alleen goed voor het milieu
De vermindering van de wereldwijde methaanuitstoot vormt een speerpunt van de internationale inspanningen om de wereldwijde temperatuurstijging af te remmen. Hoewel kooldioxide een langere levensduur heeft, houdt methaan de warmte in de eerste 20 jaar ongeveer 80 keer sterker vast in de atmosfeer. Daardoor heeft het een onevenredig grote invloed op de mondiale temperaturen in de nabije toekomst.
Als lekken in olie- en gasinstallaties snel worden gerepareerd en het opzettelijk lozen van methaan kan worden opgespoord en gestopt, dalen de uitstootcijfers. Dat komt niet alleen het klimaat ten goede: goedkope reparaties aan olie- en gasinstallaties kunnen bedrijven ook financieel ten goede komen, omdat er minder verkoopbaar gas verloren gaat, zo stellen de onderzoekers.
„Daarnaast gaat het om veiligheid: methaan is brandbaar en draagt bij aan de vorming van ozon op leefniveau, wat schadelijk is voor de gezondheid”, zegt onderzoeksleider Brandt. „Er zijn dus veel redenen om satellietmonitoring te ondersteunen. Het komt zowel het milieu, de producenten als het grote publiek ten goede.”
Het onderzoek werd gefinancierd door de Global Methane Hub, de Grantham Foundation, Saudi Aramco en het Stanford Knight-Hennessy Scholars-programma, waarvan Reuland als beursstudente van de lichting 2023 deel uitmaakte. Dit onderzoek werd bovendien ondersteund door het Natural Gas Initiative, dat deel uitmaakt van het industriepartnerprogramma van het Center for Fuels of the Future. De industriepartnerprogramma’s van Stanford worden gefinancierd door lidmaatschapsbijdragen van bedrijven.