上周在波罗的海发生不寻常的地震扰动之后，在丹麦和瑞典附近的水下NordStream1和2天然气管道中发现了几起泄漏事件。

在波罗的海发生不寻常的地震扰动之后，上周在丹麦和瑞典附近的水下NordStream1和2天然气管道中发现了几起泄漏事件。在爆炸发生时，两条管道都没有输送天然气，但它们仍然含有加压甲烷-天然气的主要成分。这喷出，在海面上产生一大片气泡。

由于不明原因的气体释放对事件的环境影响提出了一个严重的问题，因此呼吁一套携带光学和雷达成像仪器的补充地球观测卫星来表征波罗的海的气体泄漏冒泡。

图片来源：普莱亚德斯·尼奥

这张由PléiadesNeo拍摄的高分辨率图像显示了9月29日看到的北溪天然气管道泄漏。

虽然甲烷部分溶解在水中，后来作为二氧化碳释放，但它是无毒的。然而，它是我们大气中导致气候变化的第二丰富的人为温室气体。

当加压气体通过破碎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。在到达海面时，大气泡破坏了海面上方的管道破裂位置。从太空中可以通过多种方式看到海面冒泡的气体的特征。

图片来源：行星实验室

9月26日，Planet卫星拍摄了丹麦博恩霍尔姆岛东南约20公里处波罗的海北溪天然气管道破裂的图像。

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极其困难的。PléiadesNeo和Planet捕获的高分辨率图像都是ESA第三方任务计划的一部分，显示了横跨海面500至700米（1600至2300英尺）的干扰范围。

几天后，随着管道的气体被清空，甲烷扰动的估计直径显着减小。哥白尼哨兵-2号和美国陆地卫星8号任务拍摄的图像证实了这一点。

由于诸如此类的扰动导致海面“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非常敏感。其中包括哥白尼哨兵-1号和ICEYE星座上的仪器-这是第一家加入哥白尼贡献任务舰队的新太空公司。

这张雷达图像于9月28日由ICEYE拍摄，ICEYE是第一家加入哥白尼贡献任务舰队的新太空公司。图片来源：2022年

欧空局海洋与冰科学家克雷格·唐伦（CraigDonlon）说：“主动微波雷达仪器的强大之处在于，它们可以监测海洋表面冒泡甲烷通过大片云层的特征，并以高空间分辨率克服光学仪器的主要限制之一。这样可以更全面地了解灾难及其相关事件的时间安排。

其中一次破裂发生在丹麦博恩霍尔姆岛东南部。9月24日哨兵1号的图像显示，水没有受到干扰。然而，9月28日晚，一颗经过该地区的ICEYE卫星获得了一张图像，显示破裂上方的海面受到干扰。

释放的甲烷呢？

虽然光学卫星可以为我们提供甲烷在水面上冒泡的半径，但它们几乎没有提供关于有多少甲烷被释放到大气中的信息。

监测甲烷与水的距离非常困难，因为水吸收了用于甲烷遥感的短波红外波长的大部分阳光。这限制了到达传感器的光量，因此在高纬度地区测量海上的甲烷浓度变得极其困难。

为了应对气体泄漏，GHGSat是太空甲烷排放监测的领导者，也是ESA第三方任务计划的一部分，它要求其卫星测量其高分辨率卫星星座的管道泄漏。通过要求其卫星以更大的视角获得测量值，GHGSat能够瞄准太阳光线反射最强的区域-被称为“闪光点”。9月30日，首次甲烷浓度测量得出的估计排放率为每小时79，000公斤，使其成为GHGSAT从单点源检测到的最大甲烷泄漏。这个比率非常高，特别是考虑到它是在最初违规后四天，这只是管道中的四个破裂点之一。图片来源：温室气体卫星

GHGSat是太空甲烷排放监测的领导者，也是ESA第三方任务计划的一部分，它要求其卫星测量NordStream2天然气管道泄漏及其高分辨率（约25米）卫星星座。通过要求其卫星以更大的视角获得测量值，GHGSat能够瞄准太阳光线反射最强的区域-被称为“闪光点”。

9月30日，其首次甲烷浓度测量得出的估计排放率为每小时79，000千克（174，000磅），使其成为GHGSAT从单点源检测到的最大甲烷泄漏。这个比率非常高，特别是考虑到它是在最初违规后四天，这只是管道中的四个破裂点之一。

GHGSAT欧洲主任阿迪娜·吉莱斯皮（AdinaGillespie）说：“不出所料，媒体和世界已经转向太空，以了解北溪工业灾难的规模。在我们等待对原因的进一步调查时，GHGSat迅速做出反应，每小时测量来自泄漏的甲烷含量为79，000千克。我们将继续为北溪站点分配温室气体卫星任务，直到我们不再检测到排放。

ClausZehner，哥白尼哨兵-5P，Altius和Flex任务经理提到：“除了GHGSAT之外，哥白尼哨兵-2卫星还提供了由管道泄漏排放的甲烷浓度测量值，这突出了以协同方式使用公共资助和商业卫星的可行性。

动画显示了2022年9月30日哥白尼哨兵-2任务捕获的气体泄漏，而10月3日的采集中没有看到气体泄漏。图片来源：包含经修订的哥白尼哨兵数据（2022年），由ESA、CCBY-SA3.0IGO处理

对环境的影响

虽然当时关闭，但两个北溪水干含有足够的气体来释放30万吨甲烷-是2015-16年加利福尼亚州AlisoCanyon泄漏几个月释放量的两倍多。

尽管规模可能很大，但与石油和天然气行业每年排放的8000万吨相比，北溪的排放量相形见绌。最新发布的甲烷排放量大致相当于全球甲烷排放量的一天半。

这幅地图显示了从俄罗斯到德国在波罗的海下游运行的两条北溪天然气管道。它包括从俄罗斯西北部靠近芬兰的维堡出发的北溪1号管道，以及从俄罗斯西北部爱沙尼亚附近的乌斯季卢加（Ust-Luga）延伸的北溪2号管道。地图中的船舶交通可以识别为蓝线和黄线，并使用来自欧洲海洋观测和数据网络（EMODnet）的数据。图像中的红色恒星描绘了哥白尼哨兵-1号任务检测到的泄漏。点击此处观察哥白尼哨兵-2号卫星拍摄的图像中突出显示的区域。图片来源：欧空局

来自Sentinel-5P卫星的甲烷观测可以观测到来自世界各地强点来源的甲烷浓度升高的区域。卫星观测是改进发射强度估计的有力工具，它们能够跟踪它们如何随时间变化。它们在检测以前未知的排放源方面也非常有用。

展望未来，即将到来的大气哥白尼人为二氧化碳监测任务（CO2M）将携带近红外光谱仪，以良好的空间分辨率测量大气中的二氧化碳，以及甲烷。该任务将为欧盟提供一个独特和独立的信息来源，以评估政策措施的有效性，并跟踪其对欧洲脱碳和实现国家减排目标的影响。

欧空局哥白尼大气任务科学家YasjkaMeijer评论说：“CO2M任务将提供全球覆盖，并在水面上具有特殊模式，通过向太阳闪光点观察来增加观测到的光芒，但它将同样受到云层的限制。