Дистанционный мониторинг метана в атмосфере Земли на основе лидара с мощным оптическим усилителем

Освещены вопросы глобального контроля парниковых газов, и дан обзор спутниковых, самолётных и наземных методов мониторинга. Показано, что для измерений концентраций локальных выбросов метана нецелесообразно применять спутниковые и самолётные методы в связи с невысоким горизонтальным разрешением. Предложено определять локальные выбросы метана из природных или
антропогенных источников методами наземного контроля с использованием передвижной лаборатории, оснащённой дистанционным лидаром. На северо-востоке Московской области проведены локальные трассовые измерения фоновой концентрации метана дистанционным лидаром, работающим на длине волны 1650 нм с мощным источником излучения на основе оптического рамановского усилителя. Протяжённость трасс составляла 0,60–3,15 км. Установлено, что наибольшая фоновая концентрация метана наблюдалась над животноводческой фермой и над трассой с полигоном твёрдых бытовых отходов, что подтверждает факт повышенного выделения газа над этими объектами. Над трассой с газифицированными домами и автодорогой с интенсивным движением наблюдался также повышенный фон содержания метана, что свидетельствует о возможном увеличении количества автомобилей, использующих метан в качестве топлива и возможной утечке
природного газа из трубопроводов с природным газом. Оценены погрешности выполненных измерений. Результаты измерений сопоставлены с результатами других работ. Выявлено совпадение в среднем результатов измерений концентрации метана для Европейского региона с учётом постепенного увеличения фоновой концентрации газа за последние 10–15 лет. Результаты измерений могут быть полезны для экологического мониторинга объектов с повышенным выделением метана, утечек из газопроводов, а также для предотвращения взрывоопасных ситуаций.

1. Siddans R., Knappett D., Waterfall A. et al., Atmos. Meas. Tech., 2016, vol. 290, no. 11, pp. 1–46. https://doi.org/10.5194/amt-2016-290

2. Weidmann D., Hoff mann A., Macleod N., et al., Remote Sens., 2017, no. 9 (10), 1073. https://doi.org/10.3390/rs9101073

3. Grigorievsky V. I., Tezadov Ya. A., Elbakidze A. V., Journal of Russian Laser Research, 2017, vol. 38, nо. 4, pp. 311–315. https://doi.org/10.1007/s10946-017-9651-7

4. Григорьевский В. И., Тезадов Я. А. Моделирование и экспериментальное исследование разрешающей способности лидара для определения концентрации метана в атмосфере Земли // Космические исследования, 2020, T. 58, № 5, C. 369–376. https://doi.org/10.31857/S0023420620050027

5. Бажин Н. М. Метан в окружающей среде. Новосибирск: РАН, 2010. 56 c.

6. Yakovlev S., Sadovnikov S., Kharchenko O. et al., Atmosphere, 2020, 11 (1), 70. https://doi.org/10.3390/atmos11010070

7. Арефьев В. Н., Акименко Р. М., Кашин Ф. В., Упэнек Л. Б. Фоновая составляющая концентрации метана в приземном воздухе (станция мониторинга «Обнинск») // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2016. Т. 52. № 1. С. 42–50. https://doi.org/10.7868/S0002351515060036