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天然气甲烷排放测量的持续差距解释

一项新研究通过几十年的调查和不断发展的科学研究,为政策制定者,研究人员和监管机构提供疑问的问题提供了答案:美国天然气业务排放的甲烷(温室气体)总量是多少?为什么在美国各个油气盆地采用不同的估算方法似乎不同意?

由科罗拉多州立大学主导的研究于10月29日在“美国国家科学院院刊”上发表,该研究产生于一项名为“盆地甲烷调和研究”的大型多机构实地运动。研究人员发现,在任何一天的几个设施中,大部分仅在白天维护操作中发生的甲烷的偶发释放可以解释为什么总排放量会计在过去的分析中没有达成一致。

通过行业合作伙伴的宝贵帮助,研究人员大大推进了流域级排放量化方法,并为重要的排放过程提供了新的视角。

“我们的研究是其中第一个,范围和方法,”PNAS研究的高级作者,CSU能源研究所的高级研究员Dan Zimmerle说。“它利用了并行的地面和飞机测量以及现场操作数据,从而减少了先前研究的不确定性。”

盆地甲烷调和研究包括科罗拉多州立大学,科罗拉多矿业学院,科罗拉多大学博尔德分校,国家海洋和大气管理局以及国家可再生能源实验室的科学家。其他科学合作伙伴包括怀俄明大学,Aerodyne,AECOM,科学航空和GHD。该实地活动于2015年在阿肯色州Arkoma盆地的费耶特维尔页岩气开采活动中进行。

协调努力

该活动涉及60多名研究人员,对关键天然气排放源进行协调的设施和设备级测量。该活动还包括一系列飞机天桥,用于在研究人员在地面进行测量的同一时期收集测量结果。当气象条件允许准确的区域排放估算时,飞行发生。

该研究小组着手调查两种广泛使用的估算天然气运行甲烷排放的方法之间的持续差距。“自下而上”的估算,例如EPA美国温室气体排放和汇集清单中使用的估算,是通过测量设备的代表性样本的排放量来制定的,按设备数量或排放事件进行扩展。相比之下,“自上而下”的测量可以在区域范围内进行,例如在研究区域的逆风和顺风飞行以获得甲烷进入或离开盆地的总排放量。

过去,大多数基于飞机的流域规模排放估算在统计上高于基于自下而上会计的估算。

“我们努力的关键在于让所有人同时进入同一领域,”来自CU Boulder和NOAA的CIRES研究科学家Gabrielle Petron说道,他是自上而下测量团队的首席研究员。“通过比较多种测量方法的优点和缺陷,我们能够绘制更加全面的信息,并且我们相信天然气基础设施的甲烷排放情况的准确图像。”

引导论文评估多种方法

PNAS文件利用了一系列综合结果,这些结果发表在评估天然气设施(包括井场,采集站,采集管道以及输配电部门)排放的预测文件中。这些团队使用多种方法在井场和压缩站进行同步测量 - 这是盆地中确定的最大排放源 - 突出了各种现场和顺风方法的优势和劣势。天然气分配系统仅占天然气总排放量的一小部分。该团队还估算了农业和垃圾填埋场等生物来源的甲烷排放量。

这些研究工作的全部内容在科罗拉多州立大学领导的PNAS论文中达到顶峰,该论文综合了研究团队所采集的所有数据。这篇顶级论文比较了一个自下而上的估算,它考虑了排放的位置和时间,并通过飞机测量得出了自上而下的估算 - 这是以前从未做过的分析。该研究的主要见解之一是了解测量时间和日间维护活动的重要性,这可能解释了之前自上而下和自下而上估计之间的持续差距。

短时间的高排放

日常维护活动在白天发生,并且可能在一天中间导致短时间的高排放。其中一项活动称为“手动液体卸载”,它可以去除天然气井中的液体积聚,从而恢复天然气的产生。卸载过程可以暂时将天然气流从井转移到大气通风口。

这些活动通常发生在白天,大约在研究飞机进行测量的同时。研究人员总结说,这种甲烷排放的日变化可能有助于解释为什么飞机测量的估算值先前高于基于年度自下而上库存的估算值。

在这项研究中,研究人员首次表明,通过CSU团队开发的高分辨率,自下而上的排放模型,再现了来自飞机测量的整个流域甲烷排放的东西向变化。 。

行业伙伴关系和公共/私人资金

与行业技术专家合作,为研究团队提供了宝贵的全站点访问权限,可用于自下而上的测量以及每小时和空间分辨的运营数据。这些数据提高了对排放量和时间的理解,特别是对于维护操作等偶发事件。

“我们发现我们有两种很好的测量方法。如果你想比较它们,你必须考虑排放的时间和位置,”PNAS的主要作者,科罗拉多州立大学研究科学家Tim Vaughn说。

研究人员表示,这些结果对其他生产盆地的适用性尚不清楚,但不了解其他盆地的排放时间。

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