科学探索|卫星图像提供对北溪管道泄漏的观察卫星图像提供对北溪管道泄漏

在波罗的海发生异常地震干扰后，上周在丹麦和瑞典附近的水下北溪1号和2号天然气管道中发现了几个泄漏点。爆炸发生时，这两条管道都没有在运输天然气，但它们仍含有加压的甲烷--天然气的主要成分。当喷出来之后，海面上产生了广泛的气泡流。

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由于无法解释的气体释放对事件的环境影响提出了一个严重的问题，一套携带光学和雷达成像仪器的互补地球观测卫星被要求对波罗的海的气体泄漏气泡进行定性。

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虽然甲烷部分溶解于水后来作为二氧化碳释放，没有毒性，但它却是我们大气层中导致气候变化的第二种最丰富的人为温室气体。
当加压的气体通过破损的管道泄漏并迅速向海面移动时，气泡的大小随着压力的降低而增加。到达海面后，大气泡扰乱了管道破裂位置上方的海面。从太空中可以从几个方面看到海面上的气体气泡的特征。

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由于该地区持续的云层覆盖，从光学卫星获取图像被证明是非常困难的。由Pléiades Neo和Planet（都是ESA Third Party任务计划的一部分）拍摄的高分辨率图像显示，干扰范围在500至700米的海面上。
几天后，随着管道内气体的排空，人们看到甲烷扰动的估计直径明显缩小。哥白尼哨兵2号和美国Landsat 8任务拍摄的图像证实了这一点。
由于像这样的干扰导致海面的“粗糙化”，这增加了合成孔径雷达(SAR)仪器观察到的反向散射，这些仪器对如此规模的海面变化极为敏感。这些仪器包括哥白尼哨兵-1和ICEYE星座上的仪器--第一个加入Copernicus Contributing任务舰队的新空间公司。

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ESA的海洋和冰雪科学家Craig Donlon说道：“主动微波雷达仪器的威力在于它们可以通过云层在大范围内以高空间分辨率监测冒泡甲烷的海洋表面特征，克服了光学仪器的主要限制之一。这使我们能更全面地了解灾难及其相关事件的时间。”
其中一个断裂发生在丹麦博恩霍尔姆岛的东南。9月24日哨兵一号的图像显示水面没有受到干扰。然而9月28日晚间经过该地区的一颗ICEYE卫星获得的图像显示，破裂处上方的海面出现了扰动。
所释放的甲烷情况如何？
尽管光学卫星可以为我们提供水面上冒泡的甲烷的半径，但它们提供的关于有多少甲烷被释放到大气中的信息却很少。
监测水面上的甲烷是非常困难的，因为水吸收了大部分用于甲烷遥感的短波红外波长的太阳光。这限制了到达传感器的光量，因此，在高纬度地区测量海面上的甲烷浓度极为困难。

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GHGSat是空间甲烷排放监测的领导者，也是ESA Third Party任务计划的一部分，它的卫星任务则是使用其高分辨率（约25米）的卫星群测量北溪2号天然气管道的泄漏。通过让其卫星在更大的视角下获得测量结果，GHGSat能够瞄准太阳光在海面上反射最强的区域--被称为“闪光点” 。
9月30日，从其第一次甲烷浓度测量中得出的估计排放率为每小时79,000公斤--使其成为GHGSat从单一点源检测到的最大甲烷泄漏。这个速度是非常高的，特别是考虑到这是在最初的破坏后的四天，并且这还只是管道中四个破裂点中的一个。