- Der Blowout an Bohrung 303 im Karaturun-East-Ölfeld in Kasachstan im Jahr 2023 entwickelte sich zu einem großen Methan-Austritt über 205 Tage; durch die Kombination mehrerer Satellitenbeobachtungen wurden die zeitlichen Veränderungen der Emissionen rekonstruiert
- Sentinel-5P/TROPOMI, GHGSat, PRISMA, EnMAP, EMIT, Sentinel-2 und Landsat wurden gemeinsam genutzt, um Lücken zwischen täglicher globaler Überwachung und hochauflösenden Zielbeobachtungen gegenseitig zu schließen
- Vom 9. Juni bis 25. Dezember 2023 wurden 115 Methan-Fahnen erkannt; die Emissionsraten der 48 Fälle, die die Qualitätsauswahl bestanden, lagen zwischen 3,6 ± 1,3 und 63 ± 42 t/h und typischerweise bei 20 bis 50 t/h
- Die gesamten Methanemissionen werden auf 131 ± 34 kt geschätzt; das entspricht 4,5 % der IEA-Schätzung von 2.898 kt für den Energiesektor Kasachstans im Jahr 2023 bzw. 7 % allein für den Öl- und Gassektor
- Der Karaturun-East-Vorfall übertraf die Schätzungen für die Blowouts von Aliso Canyon, Ohio und Louisiana und zeigt, dass satellitengestütztes Methan-Mapping ausgereift genug ist, um lang andauernde Lecks zu quantifizieren
Ausmaß des Lecks in Karaturun East
- Im Karaturun-East-Ölfeld in der kasachischen Region Mangistau kam es am Morgen des 9. Juni 2023 während Explorationsarbeiten zu einem Blowout und Brand an Bohrung 303
- Durch das Feuer wurden mehrere Sicherheitseinrichtungen zerstört, was zum Kontrollverlust über die Bohrung und zu etwa 10 m hohen Flammen führte
- Einige Tage später stürzte Gestein um die Bohrung ein und bildete einen 15 m breiten Krater, was eine frühzeitige Abdichtung erschwerte
- Vom 13. Oktober bis 20. November 2023 wurden Tausende Tonnen Wasser in zwei Injektionsbohrungen eingebracht, um den Gasaustritt zu mindern; vollständig behoben wurde er dadurch jedoch nicht
- Am 25. Dezember 2023 kamen Gasfluss und Feuer zum Stillstand, nachdem über eine speziell angefertigte Sonde, die in etwa 1000 m Tiefe mit dem Bohrloch der verunglückten Bohrung verbunden war, schwerer Bohrschlamm injiziert wurde
Warum Satellitenbeobachtungen nötig waren
- Anthropogene Methanemissionen sind für rund 30 % der globalen Erwärmung seit der vorindustriellen Zeit verantwortlich
- Die Öl- und Gasindustrie macht einen großen Anteil der Methanemissionen aus; eine Minderung der Emissionen in diesem Sektor ist technisch machbar und tendenziell kosteneffizient
- Blowouts an Bohrungen hängen mit unerwarteten Infrastrukturausfällen während Bohr-, Komplettierungs- und Produktionsprozessen zusammen und können dazu führen, dass überwiegend aus Methan bestehende Kohlenwasserstoffe unkontrolliert freigesetzt werden
- Bei Unfällen in abgelegenen Gebieten sind Boden- und Luftmessungen nur eingeschränkt verfügbar, was es schwierig macht, Methanemissionen durch Blowouts weltweit zu erfassen
Kombiniertes System aus Satellitenbeobachtungen
- Das Analyseteam erstellte Zeitreihen von Beobachtungen verschiedener Methan-Erkennungssatelliten, um die Veränderungen des Lecks über 205 Tage zu rekonstruieren
- TROPOMI liefert seit 2018 eine tägliche globale Überwachung großer Methanemissionen und war auch bei diesem Vorfall wichtig, um die ersten Wochen zu erfassen
- Hochauflösende hyperspektrale Satelliten beobachten weniger häufig als TROPOMI, können aber dank höherer räumlicher Auflösung kleinere Fahnen erkennen und Emissionsquellen auf Anlagenebene zuordnen
- GHGSat ist eine private Satellitenkonstellation, die für das Mapping von Methan und Kohlendioxid mit 25 bis 50 m Auflösung entwickelt wurde
- PRISMA, EnMAP und EMIT sind wissenschaftliche Missionen mit vergleichsweise hoher Methanempfindlichkeit bei 30 bis 60 m Sampling
- Die multispektralen Radiometer von Sentinel-2 und Landsat sind weniger methanempfindlich als hyperspektrale Satelliten, liefern aber mit 20 bis 30 m räumlichem Sampling alle paar Tage systematische globale Beobachtungen
Datenverarbeitung und Quantifizierung
- Für öffentlich zugängliche hochauflösende Missionen gibt es keine direkt nutzbaren Produkte für Fahnen-Emissionsraten, daher wurden Karten der Methan-Konzentrationserhöhung (ΔXCH4) und Fahnen-Detektionen direkt erzeugt
- Zur Umrechnung der Konzentrationserhöhungen in Emissionsraten wurde das IME-Modell verwendet; Windinformationen stammten aus dem GEOS-FP-Datenprodukt
- Die Verarbeitung von PRISMA, EnMAP und EMIT optimierte die Matched-Filter-Suche für die großen, hochkonzentrierten Fahnen, die in Karaturun East beobachtet wurden
- Eine logarithmische Version der Matched-Filter-Suche wurde implementiert
- Bei der Berechnung der Matched-Filter-Statistik wurden Fahnenpixel entfernt
- Für jedes hyperspektrale Instrument wurde ein IME-Q-Modell erstellt, um eine konsistente Zeitreihe zu erhalten
- Für GHGSat wurden die Fahnenkarten und Emissionsratenschätzungen aus den offiziellen Nutzerprodukten verwendet
- Für TROPOMI wurde eine separate Verarbeitungskonfiguration angewandt, die auf die Bedingungen dieses Vorfalls zugeschnitten war
- Jede Fahne wurde mit großskaligen Modellsimulationen unter Verwendung mehrerer Parametrisierungen der planetaren Grenzschicht und meteorologischer Felder reproduziert
- Für die Unsicherheitsschätzung wurde ein vollständiger Ensemble-Ansatz verwendet
- Die Filterung wurde angepasst, um möglichen Artefakten in Küstennähe stromabwärts entgegenzuwirken
- Die Gesamtemissionen wurden berechnet, indem an die Zeitreihe der Emissionsraten, die die Qualitätsauswahl bestanden hatten, ein Polynom dritten Grades angepasst und anschließend integriert wurde; die Unsicherheit wurde per Monte-Carlo-Simulation geschätzt
Beobachtungsergebnisse
- Vom 9. Juni bis 25. Dezember 2023 wurden am Standort 115 Methan-Fahnen erkannt
- Nach einer Auswahl anhand von Kriterien wie wolkenfreien Beobachtungen, fehlenden Suchartefakten und dem Umstand, dass kein erheblicher Teil der Fahne außerhalb des Bildbereichs lag, wurden 48 Fälle für die Quantifizierung der Emissionsraten genutzt
- Die geschätzten Emissionsraten lagen zwischen 3,6 ± 1,3 und 63 ± 42 t/h; typische Werte lagen bei 20 bis 50 t/h
- Die höchsten Emissionsraten traten in den ersten Wochen nach dem Blowout auf, und die Fahnenintensität nahm bis zur Eindämmung des Lecks am 25. Dezember allmählich ab
- Auch am 25. Dezember erkannte GHGSat noch eine vergleichsweise große Fahne von 12 ± 3 t/h, was dazu passt, dass der Satellit den Standort möglicherweise kurz vor den abschließenden Reparaturmaßnahmen überflog
- Bei drei Beobachtungen am 1., 12. und 14. Januar 2024 wurde kein Methansignal festgestellt, was darauf hindeutet, dass die Emissionen unter die Nachweisgrenze der Satelliten gefallen oder vollständig behoben worden sein könnten
Brandaktivität und Grenzen der Verbrennung
- Laut VIIRS-basierten FIRMS-Daten zur Feuerstrahlungsleistung trat der stärkste Brand unmittelbar nach dem Blowout auf und hielt etwa 20 Tage lang eine relativ hohe Intensität
- Auch danach bestätigten Branderkennungen hochauflösender Satelliten, dass das Feuer am Standort weiter aktiv war, allerdings mit geringerer Intensität
- Die Brandintensität dieses Vorfalls lag deutlich unter der starker Flares in Öl- und Gasanlagen und auch unter der Brandintensität des Blowouts in Louisiana im Jahr 2019
- Auf Basis von Fotos vom Standort und Medienberichten ist es wahrscheinlich, dass das ausgetretene Gemisch eine erhebliche Menge Wasser enthielt
- Ein wasserhaltiges Gemisch könnte durch Strahlungswärmeverluste die Temperatur der Bohrung gesenkt und die Entzündung des Gasaustritts verhindert haben; eine geringe Verbrennung bedeutet jedoch nicht, dass die Methanemissionen geringer waren
Vergleich mit früheren großen Lecks
- Die gesamten Methanemissionen des Karaturun-East-Vorfalls werden auf 131 ± 34 kt geschätzt
- Dieser Wert entspricht 4,5 % der von der IEA für den kasachischen Energiesektor im Jahr 2023 geschätzten 2.898 kt und 7 % bezogen allein auf den Öl- und Gassektor
- Der Vorfall von Aliso Canyon 2015 lag bei 97 kt und galt bisher als das größte dokumentierte Methanleck im regulären Öl- und Gasbetrieb
- Die Emissionen von Karaturun East übertreffen auch die Schätzungen für den Blowout in Ohio 2018 mit 60 ± 15 kt und den Blowout in Louisiana 2019 mit 21 bis 63 kt
- Die Sabotage an den Unterwasser-Zwillingspipelines Nord Stream 1 und 2 in der Ostsee am 26. September 2022 wird auf 420 bis 490 kt geschätzt und könnte damit größere Emissionen verursacht haben als der Blowout von Karaturun 2023
Rolle und Grenzen der Satellitenkombination
- Auch ohne GHGSat hätten sich dank der vielen Beobachtungen anderer Missionen ähnliche Schätzungen der gesamten Methanemissionen erzielen lassen
- GHGSat-Beobachtungen waren jedoch wichtig, um die letzten Wochen des Lecks zu rekonstruieren, in denen es keine nützlichen Beobachtungen anderer Satelliten gab
- Hätte man nur empfindliche hyperspektrale Daten einschließlich GHGSat verwendet, wären die ersten Wochen mit den höchsten Emissionsraten verpasst und die Gesamtemissionen unterschätzt worden
- Derzeit erfordern öffentlich zugängliche hyperspektrale Daten ein Tasking für bestimmte Standorte und bieten in der Regel keine schnellen Wiederbesuche
- TROPOMI und multispektrale Satelliten liefern systematische und häufige globale Beobachtungen und sind wichtig für die frühe Erkennung von Lecks und die Erfassung ihrer Veränderungen
- Wenn die Emissionen wie in Karaturun East unter die relativ hohe Nachweisschwelle, typischerweise etwa 10 t/h, sinken, wird der Einsatz von TROPOMI und multispektralen Satelliten schwierig
- Auch in einer Zeitreihe, die unterschiedliche Instrumente, Methan-Suchverfahren und Methoden zur Quantifizierung von Fahnen kombiniert, wurden keine satellitenspezifischen Verzerrungen im Zusammenhang mit einzelnen Emissionsratenschätzungen beobachtet
- Neue Methan-Überwachungssysteme und Satellitenmissionen wie das Methane Alert and Response System (MARS) des UNEP, MethaneSAT und Carbon Mapper dürften bei der Erkennung und Quantifizierung großer Methanlecks an Bedeutung gewinnen
1 Kommentare
Hacker-News-Kommentare
Bessere Satelliten- und Luftvermessungsdaten zeigen, dass die Methanemissionen im Öl- und Gassektor deutlich höher sind als von der Branche gemeldet.
In jeder Phase – Förderung, Transport, Verteilung und Endnutzung – fanden unabhängige Forschende bei jeder Untersuchung mehr Lecks als in den bisherigen Annahmen. Der entscheidende Punkt ist, dass diese Annahmen lange auf von der Industrie gelieferten Zahlen beruhten.
Besonders bei Produktionswegen mit starken Leckagen kann die Wirkung über 100 Jahre sogar größer sein als bei Kohle. In Teilen des New Mexico Permian wurden zum Beispiel Leckageraten von 9 % festgestellt. Beim Verbrennen von Methan entsteht im Vergleich zu Kohle etwa halb so viel CO2, aber das Treibhauspotenzial von Methan liegt über 100 Jahre beim 20-Fachen von CO2; daher muss man zur gesamten Treibhauswirkung 180 % hinzurechnen, und selbst ohne weitere Lecks in Pipelines ist es 40 % schlechter als Kohle.
https://sustainability.stanford.edu/news/methane-leaks-are-f...
Das ist eine simple Multiplikation mit kaum Bezug zur Realität; während die Verbraucher die LAUG-Kosten tragen, erhalten die Versorger eine garantierte Rendite von 10 % auf Infrastrukturkosten. Zusammen mit Subventionen für den Austausch leckanfälliger Leitungen führt das dazu, dass unnötige Investitionen wie der Ersatz alter fossiler Infrastruktur Vorrang vor der Reparatur von Lecks bekommen.
Wenn man die Emissionen auf das ursprünglich angenommene Niveau senken könnte, wäre das vielleicht eine gute Nachricht.
Sie sind nur sinnvoll, wenn man annimmt, dass die Emissionen über einen langen Zeitraum konstant bleiben.
Eine Schätzung von 131 kt Methan ist ziemlich groß.
Bezogen auf die Erderwärmungswirkung über 100 Jahre entspricht das etwa 3,93 Megatonnen CO2, also ungefähr den jährlichen Emissionen kleiner Länder wie Iceland oder Malta.
Wenn man wirklich Angst vor Methanlecks bekommen will, muss man sich ansehen, wie durch die Erderwärmung der Permafrostboden auftaut und überall in der Tundra Sinklöcher entstehen.
Zuvor gefrorenes organisches Material verrottet, wodurch riesige Methanblasen entstehen; wenn sie groß genug werden, explodieren sie und hinterlassen große Löcher, in denen sich Wasser sammelt.
Man geht davon aus, dass dabei enorme Methanmengen austreten, aber ohne flächendeckende Beobachtung lässt sich das nicht genau wissen.
Wenn wir schon das Problem der Methanlecks nicht lösen können, obwohl Methan eine wertvolle Ressource ist, sehe ich für Carbon Capture, bei dem CO2 etwa in Höhlen gepresst wird, kaum Erfolgschancen.
Wer solche Technologien bewirbt, ist meiner Meinung nach fast ein Betrüger.
Der Beschreibung nach scheint das von Juni bis etwa November 2023 in Kazakhstan passiert zu sein.
Es klingt wie eine kleinere Version des Darvaza gas crater in Turkmenistan: https://en.wikipedia.org/wiki/Darvaza_gas_crater
Halten wir am Ende etwa doch nicht durch?
Aber selbst wenn wir den Klimawandel nicht aufhalten können, sind wir nicht machtlos.
Die Dutch wissen, wie man gegen den Anstieg des Meeresspiegels kämpft; Middle Eastern Architektur weiß, wie man Menschen auch bei über 50 °C heißer Luft kühl hält; Canadians wissen, wie man Stromnetze winterfest macht.
Es gibt Bedrohungen wie Waldbrände, für die es derzeit keine optimale Strategie gibt, aber wir sind nicht allein und auch nicht völlig machtlos. Wenn der Wille zur Zusammenarbeit da ist, lassen sich unzählige Leben retten.
https://jonathanfranzen.com/what-if-we-stopped-pretending/
Freundlich und liebevoll sein und Mitgefühl entwickeln – viel mehr ist es nicht.
Entscheidend ist nicht, ob wir überleben oder nicht. Entropie ist der Feind und wird am Ende gewinnen; ohnehin kommt niemand lebend hier heraus. Wichtig ist, ein besserer Mensch zu werden, anderen zu helfen und die Lage zu verbessern.
Wenn wir durchhalten, dann durch Liebe und Mitgefühl; und wenn nicht, haben wir die uns gegebene Zeit zumindest nicht verschwendet.
Wohlhabende Länder dürften am stärksten leiden.
Die Methanplume liegt 2 km von der Austrittsstelle entfernt.
https://satellites.pro/Kazakhstan_map#A45.338220,52.376976,1...
Es ist wahrscheinlich ein Pipeline-Leck.
Wenn der Klimawandel einen bestimmten Punkt erreicht, wird wohl die Zeit kommen, gegen die größten Verschmutzer aggressive Maßnahmen zu ergreifen, egal hinter welchem Land sie sich verstecken.
Besonders, weil es wahrscheinlich auch Kräfte gibt, die solche Klimaziele untergraben wollen. Vielleicht könnten die US einen Teil ihres Militärbudgets nutzen, um mit SEAL-Sprengkommandos umweltverschmutzende Industrieanlagen außer Gefecht zu setzen.
Bevor dieser Gedanke beunruhigt: Die US töten mit solchen Operationen bereits echte Menschen. Nur Infrastruktur außer Gefecht zu setzen hat ebenfalls Präzedenzfälle und wirkt deutlich moderater.
Wenn man viel Zeit hat: Wie sollte man vorgehen, um möglichst viel Methan aus der Atmosphäre zu entfernen?
Es geht weniger darum, es zu entfernen, als vielmehr darum, die Lecks zu stoppen.
Ist Kohlenstoff der Great Filter?
Ich habe einmal einen ziemlich überzeugenden Text gelesen, dass Venus so viel Kohlenstoff hat, dass sie sich niemals terraformen lässt.