MethaneWatch
La lutte contre le réchauffement climatique
Le projet MethaneWatch est au coeur de la préoccupation actuelle sur le réchauffement climatique. En effet le méthane est considéré comme un élément clé pour pouvoir quitter la dépendance au charbon. Il est donc fondamental de s'assurer que son utilisation ne soit pas, elle aussi, une source importante de gaz à effet de serre. Le suivi et le contrôle des émissions de méthane sont donc essentiels pour pouvoir continuer la lutte contre le réchauffement climatique.
Surveillance via les satellites
L'objectif de ce projet est de surveiller quotidiennement les émissions de méthane à l'échelle mondiale grâce à l'utilisation de l'imagerie satellitaire.
La grande variété des satellites qui peuvent être utilisés pour suivre les émissions de méthane depuis l'espace a conduit à regarder les différentes facettes de ce problème :
- la détection automatique, que ce soit avec des réseaux de neurones ou avec des méthodes classiques,
- la quantification,
- l'utilisation de donnée sparse temporellement mais avec une bonne résolution hyperspectrale (par exemple l'imagerie hyperspectrale avec les satellites PRISMA et EnMaP),
- l'utilisation de données avec une mauvaise résolution spectrale mais une bonne revisite temporelle (par exemple les satellites de la constellation Sentinel-2 ou encore les satellites géostationnaires comme GOES ou dans un futur très proche Meteosat MTG).
Une collaboration fructueuse avec un partenaire industriel
Ce travail a été réalisé en collaboration avec la société française Kayrros, le LSCE (Laboratoire des Sciences du Climat et de l’Environnement), l'IPSL (Institut Pierre-Simon Laplace), et avec l’accompagnement du CNES et de l’ESA. Il a notamment permis de développer le produit homonyme MethaneWatch dans le cadre du Programme des Nations Unies pour l'Environnement dont le but est de développer une plateforme Methane Alert and Response System (MARS).
Cette collaboration a donné la possibilité de participer à des expériences d'évaluations à l'aveugle organisées par l'Université de Stanford : les méthodes et les algorithmes développés au cours du projet ont pu ainsi être validés sur de nombreux capteurs différents.
Revue de presse
Les résultats de ces études ont un grand impact sociétal : Ces études ont fait l'objet d'une large couverture médiatique. On peut notamment citer des articles de presse dans
- Washington Post (2021), Russia allows methane leaks at planet's peril
- the Guardian (2023), 1,000 super-emitting methane leaks risk triggering climate tipping points
- Bloomberg (2023), Giant methane leak in Kazakhstan shows climate risk of gas exploration
- BBC Mundo (2023), Cambio climático: qué son los eventos superemisores
- Discover magazine (2021), Oil And Gas Industry Has Suffered 800 Major Methane Leaks Since 2017
- CNES (2024), Methane Watch : les fuites de méthane mesurées depuis l’espace sur toute la planète
Un exemple représentatif du travail effectué
Global Tracking and Quantification of Oil and
Gas Methane Emissions from Recurrent Sentinel-2 Imagery, Environ. Sci. Technol. 2022, 56, 14, 10517–10529
Les auteurs T. Ehret, A. De Truchis, M. Mazzolini, J.-M. Morel, A. d’Aspremont, T. Lauvaux, R. Duren, D. Cusworth, G. Facciolo ont démontré qu'il était possible de surveiller les infrastructures pétrolières et gazières à travers le monde en utilisant l'imagerie récurrente Sentinel-2 pour détecter et quantifier plus de 1200 émissions importantes de méthane.
En combinant des estimations d'émissions provenant de mesures aéroportées et de mesures satellitaires quotidiennes à basse résolution, ils ont démontré la robustesse de l'ajustement des émissions à une loi de puissance pour toutes les échelles d'émission, des grands émetteurs aux ultra-émetteurs. Ils concluent que la prévalence des ultra-émetteurs détectés globalement par Sentinel-5P est directement liée aux occurrences d'émissions qui sont en dessous de son seuil de détection, et qui correspondent aux grands émetteurs observés par Sentinel-2. Cette loi de puissance est également validée à une échelle plus locale. Cette étude est extrêmement importante car elle fournit des limites pour l'estimation des émissions globales de méthane provenant du secteur pétrolier et gazier.
Publications
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Model Adjusted Generalized Tests for Methane Plume Detection on Hyperspectral Images, Ouerghi, E. et al., 2023 13th Workshop on Hyperspectral Imaging and Signal Processing, IEEE
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Detecting methane plumes using prisma: Deep learning model and data augmentation, Groshenry, A. et al, 2022.
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Automatic methane plumes detection in time series of sentinel-5p L1b images, Ouerghi, E. et al, ISPRS Annals of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, 2022.
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Methane Plumes Detection on Prisma L1 Images with the Adjusted Spectral Matched Filter and Wind Data, Ouerghi, E. et al, IEEE Int. Geoscience and Remote Sensing Symposium, 2023
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Automatic Methane Plume Quantification Using Sentinel-2 Time Series, Ehret, T. et al, IEEE Int. Geoscience and Remote Sensing Symposium, 2022
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Detection of methane emissions using pattern recognition, Ouerghi, E. et al, IEEE Int. Geoscience and Remote Sensing Symposium, 2021
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Detection of methane plumes in hyperspectral images from sentinel-5p by coupling anomaly detection and pattern recognition, Ouerghi, E. et al, ISPRS Annals of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, 2021.
