- El reventón del pozo 303 en el campo petrolero Karaturun East, en Kazajistán, en 2023, se convirtió en una gran fuga de metano que duró 205 días, y al combinar múltiples observaciones satelitales se reconstruyeron los cambios de emisiones a lo largo del tiempo
- Se usaron en conjunto Sentinel-5P/TROPOMI, GHGSat, PRISMA, EnMAP, EMIT, Sentinel-2 y Landsat para compensar entre sí los vacíos entre la vigilancia global diaria y las observaciones dirigidas de alta resolución
- Entre el 9 de junio y el 25 de diciembre de 2023 se detectaron 115 plumas de metano; las tasas de emisión de los 48 casos que pasaron el filtrado de calidad estuvieron en el rango de 3.6 ± 1.3 a 63 ± 42 t/h, y en general fueron del orden de 20 a 50 t/h
- Las emisiones totales de metano se estimaron en 131 ± 34 kt, equivalente al 4.5% de la estimación de la IEA para el sector energético de Kazajistán en 2023, de 2,898 kt, y al 7% si se considera solo el sector de petróleo y gas
- El incidente de Karaturun East superó las estimaciones de los reventones de pozos de Aliso Canyon, Ohio y Louisiana, y muestra que el mapeo satelital de metano ya está lo bastante maduro como para cuantificar fugas de larga duración
Magnitud de la fuga de Karaturun East
- En la mañana del 9 de junio de 2023, durante trabajos de exploración en el campo petrolero Karaturun East, en la región de Mangistau, Kazajistán, se produjo un reventón e incendio en el pozo 303
- El incendio destruyó varios equipos de seguridad, lo que llevó a la pérdida de control del pozo y a llamas de aproximadamente 10 m de altura
- Días después, el colapso de la roca alrededor del pozo formó un cráter de 15 m de ancho, lo que dificultó sellarlo tempranamente
- Entre el 13 de octubre y el 20 de noviembre de 2023 se inyectaron miles de toneladas de agua en dos pozos de inyección para mitigar la fuga de gas, pero el problema no se resolvió por completo
- El 25 de diciembre de 2023, al inyectar lodo de perforación pesado mediante una sonda de propósito especial conectada al pozo accidentado a unos 1000 m de profundidad, se detuvieron el flujo de gas y el incendio
Por qué eran necesarias las observaciones satelitales
- Las emisiones de metano antropogénicas son responsables de cerca del 30% del calentamiento global desde la era preindustrial
- La industria de petróleo y gas representa una gran parte de las emisiones de metano, y la mitigación de emisiones en este sector suele ser técnicamente viable y costo-efectiva
- Los reventones de pozos están asociados a fallas inesperadas de infraestructura durante la perforación, la terminación y la producción, y pueden liberar de forma no controlada hidrocarburos compuestos principalmente por metano
- En accidentes en zonas remotas, la obtención de mediciones terrestres o aéreas es limitada, lo que dificulta entender a escala global las emisiones de metano causadas por reventones de pozos
Sistema combinado de observación satelital
- El equipo de análisis construyó una serie temporal de observaciones de distintos satélites de detección de metano para reconstruir la evolución de la fuga durante 205 días
- TROPOMI ofrece desde 2018 vigilancia global diaria de grandes emisiones de metano, y en este incidente también fue clave para muestrear las primeras semanas
- Los satélites hiperespectrales de alta resolución tienen menor frecuencia de observación que TROPOMI, pero pueden detectar plumas más pequeñas con mayor resolución espacial y atribuirlas a fuentes a nivel de instalación
- GHGSat es una constelación satelital privada diseñada para mapear metano y dióxido de carbono con resolución de 25 a 50 m
- PRISMA, EnMAP y EMIT son misiones científicas con sensibilidad relativamente alta al metano en muestreos de 30 a 60 m
- Los radiómetros multiespectrales Sentinel-2 y Landsat tienen menor sensibilidad al metano que los satélites hiperespectrales, pero ofrecen observaciones globales sistemáticas cada pocos días con muestreo espacial de 20 a 30 m
Procesamiento de datos y método de cuantificación
- Como las misiones públicas de alta resolución no ofrecen productos listos para usar de tasas de emisión de plumas, se generaron directamente mapas de aumento de concentración de metano (ΔXCH4) y detecciones de plumas
- Para convertir los aumentos de concentración en tasas de emisión se usó el modelo IME, y la información de viento se tomó del producto de datos GEOS-FP
- El procesamiento de PRISMA, EnMAP y EMIT optimizó el método de búsqueda con matched-filter para las plumas grandes y de alta concentración observadas en Karaturun East
- Se implementó una búsqueda matched-filter en versión logarítmica
- Se eliminaron los píxeles de la pluma al calcular la estadística del matched-filter
- Se creó un modelo IME-Q para cada instrumento hiperespectral, con el fin de obtener una serie temporal coherente
- Para GHGSat se usaron los mapas de pluma y las estimaciones de tasa de emisión de los productos oficiales para usuarios
- Para TROPOMI se aplicó una configuración de procesamiento específica para las condiciones de este incidente
- Se reprodujo cada pluma mediante simulaciones de modelo a gran escala que usaron varias parametrizaciones de la capa límite planetaria y campos meteorológicos
- Para estimar la incertidumbre se utilizó un enfoque de ensamble completo
- Se ajustó el filtrado para responder a la posible presencia de artefactos a sotavento de la costa
- Las emisiones totales se calcularon ajustando un polinomio cúbico a la serie temporal de tasas de emisión que pasó el filtrado de calidad y luego integrándolo; la incertidumbre se estimó mediante simulaciones Monte Carlo
Resultados de las observaciones
- Entre el 9 de junio y el 25 de diciembre de 2023 se detectaron 115 plumas de metano en el sitio
- Tras filtrar con criterios como observaciones sin nubes, ausencia de artefactos de búsqueda y que una parte significativa de la pluma no quedara fuera del área de la imagen, 48 casos se usaron para cuantificar la tasa de emisión
- Las tasas de emisión estimadas estuvieron en el rango de 3.6 ± 1.3 a 63 ± 42 t/h, con valores típicos del orden de 20 a 50 t/h
- Las tasas de emisión más altas aparecieron en las semanas posteriores al reventón, y la intensidad de la pluma disminuyó gradualmente hasta que la fuga fue controlada el 25 de diciembre
- Incluso el 25 de diciembre, GHGSat detectó una pluma relativamente grande de 12 ± 3 t/h, lo que coincide con la posibilidad de que el satélite haya pasado por el sitio justo antes de la intervención final de reparación
- En tres observaciones realizadas el 1, 12 y 14 de enero de 2024 no apareció señal de metano, lo que sugiere que las emisiones cayeron por debajo del límite de detección satelital o que la reparación quedó completada
Actividad del incendio y límites de la combustión
- Según los datos de potencia radiativa del fuego de FIRMS, basados en VIIRS, el incendio más intenso ocurrió justo después del reventón del pozo y mantuvo una intensidad relativamente alta durante aproximadamente 20 días
- Posteriormente, la detección de incendios por satélites de alta resolución confirmó que el fuego en el sitio seguía activo, aunque con menor intensidad
- La intensidad del incendio en este incidente fue considerablemente menor que la de las llamaradas fuertes en instalaciones de petróleo y gas, e incluso menor que la intensidad del incendio del reventón de un pozo en Louisiana en 2019
- Con base en fotografías del sitio y reportes de prensa, es probable que la mezcla expulsada por el reventón contuviera una cantidad considerable de agua
- Una mezcla con agua pudo haber reducido la temperatura del pozo por pérdidas de calor radiativo e impedido la ignición de la fuga de gas, pero una combustión baja no implica una reducción de las emisiones de metano
Comparación con grandes fugas anteriores
- Las emisiones totales de metano del incidente de Karaturun East se estiman en 131 ± 34 kt
- Ese valor equivale al 4.5% de los 2,898 kt estimados por la IEA para el sector energético de Kazajistán en 2023, y al 7% si se considera solo el sector de petróleo y gas
- El incidente de Aliso Canyon de 2015 fue de 97 kt y hasta ahora se consideraba la mayor fuga de metano documentada en operaciones regulares de petróleo y gas
- Las emisiones de Karaturun East también superan las estimaciones de 60 ± 15 kt del reventón de un pozo en Ohio en 2018 y de 21 a 63 kt del reventón de un pozo en Louisiana en 2019
- El sabotaje del 26 de septiembre de 2022 a los gasoductos submarinos gemelos Nord Stream 1 y 2 en el Baltic Sea se estimó en 420 a 490 kt, por lo que pudo haber causado una emisión mayor que la del reventón de Karaturun en 2023
Rol y limitaciones de la combinación de satélites
- Incluso sin GHGSat, muchas observaciones de otras misiones permitieron obtener una estimación similar de las emisiones totales de metano
- Sin embargo, las observaciones de GHGSat fueron importantes para reconstruir las últimas semanas de la fuga, cuando no había observaciones útiles de otros satélites
- Si solo se hubieran usado datos hiperespectrales sensibles, incluido GHGSat, se habrían perdido las primeras semanas, cuando las tasas de emisión fueron más altas, y se habría subestimado el total emitido
- Actualmente, los datos hiperespectrales públicos requieren tasking para observar sitios específicos y, por lo general, no ofrecen revisitas rápidas
- TROPOMI y los satélites multiespectrales ofrecen observaciones globales sistemáticas y frecuentes, por lo que son importantes para la detección inicial de fugas y el seguimiento de sus cambios
- Cuando las emisiones caen por debajo de un umbral de detección relativamente alto, normalmente de unos 10 t/h, como en Karaturun East, se vuelve difícil usar TROPOMI y satélites multiespectrales
- En la serie temporal que combina distintos instrumentos, métodos de búsqueda de metano y métodos de cuantificación de plumas, no se observaron sesgos específicos por satélite asociados a las estimaciones individuales de tasa de emisión
- Nuevos sistemas de vigilancia de metano y misiones satelitales como Methane Alert and Response System(MARS) de UNEP, MethaneSAT y Carbon Mapper parecen llamados a desempeñar un papel más importante en la detección y cuantificación de grandes fugas de metano
1 comentarios
Comentarios de Hacker News
Con mejores datos satelitales y de medición aérea, las emisiones de metano relacionadas con petróleo y gas resultan ser mucho más altas que lo reportado por la industria
El punto clave es que, cada vez que investigadores independientes revisan todas las etapas —producción, transmisión, distribución y uso final— encuentran más fugas de las que asumían los cálculos previos, y que durante mucho tiempo la base de esas suposiciones fueron cifras proporcionadas por la propia industria
En rutas de producción con fugas particularmente graves, el impacto a 100 años llega a ser peor que el del carbón. Por ejemplo, en algunas zonas del Permian de New Mexico se observó una tasa de fuga del 9%. Al quemar metano se emite aproximadamente la mitad de CO2 que con el carbón, pero el potencial de efecto invernadero del metano es 20 veces el del CO2 en un horizonte de 100 años, así que hay que sumar un 180% al efecto invernadero total, y aun sin considerar otras fugas en los gasoductos, termina siendo un 40% peor que el carbón
https://sustainability.stanford.edu/news/methane-leaks-are-f...
Es una multiplicación simple casi sin relación con la realidad, y mientras los consumidores pagan el costo del LAUG, las empresas de servicios públicos tienen garantizada una ganancia del 10% sobre los costos de infraestructura. Sumado a los subsidios para reemplazar tuberías con muchas fugas, se termina priorizando inversión innecesaria como cambiar infraestructura vieja de combustibles fósiles en vez de reparar las fugas
Podría ser una buena noticia si es posible reducir las emisiones al nivel que originalmente se creía
Solo tienen sentido si se asume que las emisiones se mantienen constantes durante un período largo
Una estimación de 131 kt de metano es bastante grande
En impacto de calentamiento global a 100 años, equivale a unas 3.93 megatoneladas de CO2, algo comparable a las emisiones anuales de países pequeños como Iceland o Malta
Si quieres sentir de verdad lo aterradoras que son las fugas de metano, basta con ver cómo el permafrost se derrite por el calentamiento global y aparecen sumideros por toda la tundra
La materia orgánica antes congelada se descompone y forma enormes burbujas de metano; cuando crecen lo suficiente, explotan y dejan grandes agujeros que luego se llenan de agua
Se estima que la cantidad de metano que escapa ahí es enorme, pero sin observación a gran escala es imposible saberlo con precisión
Si ni siquiera hemos podido resolver el problema de las fugas de metano, pese a que el metano es un recurso valioso, entonces veo casi nulas las probabilidades de que funcione la captura de carbono inyectando CO2 en cuevas o lugares similares
Me parece que quienes promocionan esa tecnología están más cerca de ser estafadores
Por la descripción, parece que esto ocurrió en Kazakhstan entre junio y noviembre de 2023
Suena como una versión pequeña del cráter de gas de Darvaza en Turkmenistan: https://en.wikipedia.org/wiki/Darvaza_gas_crater
¿No será que al final simplemente no vamos a aguantar?
Aun así, no somos impotentes aunque no logremos detener el cambio climático
Los Dutch saben cómo luchar contra la subida del nivel del mar, la arquitectura de Middle Eastern sabe cómo mantener fresca a la gente incluso con aire por encima de 50°C, y los Canadians saben cómo hacer que la red eléctrica resista el invierno
Hay amenazas, como los incendios forestales, para las que ahora mismo no tenemos una estrategia óptima, pero no estamos solos ni totalmente indefensos. Si existe voluntad de trabajar juntos, podemos salvar muchísimas vidas
https://jonathanfranzen.com/what-if-we-stopped-pretending/
Básicamente ser amables, amar y cultivar la compasión
La clave no es si sobrevivimos o no. La entropía es el enemigo y al final va a ganar, y además nadie sale vivo de todas formas. Lo importante es ser mejores personas, ayudar a otros y mejorar la situación
Si resistimos, será gracias al amor y la compasión; y si no resistimos, al menos no habremos desperdiciado el tiempo que se nos dio
Probablemente los países ricos serán los que más sufran
La pluma de metano está a 2 km del punto de erupción
https://satellites.pro/Kazakhstan_map#A45.338220,52.376976,1...
Lo más probable es que sea una fuga en un gasoducto
Creo que, si el cambio climático llega a cierto punto, va a llegar el momento de tomar medidas agresivas contra los mayores contaminadores, sin importar detrás de qué país se oculten
Sobre todo porque probablemente también haya fuerzas intentando debilitar estos objetivos climáticos. Me pregunto si EE. UU. podría usar parte de su presupuesto militar para que equipos SEAL inutilicen instalaciones industriales contaminantes con explosivos
Antes de alarmarse por esta idea, EE. UU. ya mata personas reales en operaciones así. Inutilizar solo infraestructura tiene precedentes y hasta parece mucho más moderado
Si hubiera mucho tiempo, ¿cuál sería la mejor manera de eliminar la mayor cantidad posible de metano atmosférico?
Más que removerlo, lo importante es detener las fugas
¿El carbono será el gran filtro?
Una vez leí un texto bastante convincente que decía que Venus nunca podría terraformarse porque tiene demasiado carbono