Le méthane, un puissant gaz à effet de serre dont les émissions sont importantes du fait des activités humaines, notamment dans les villes, a un impact considérable sur le réchauffement climatique. Les chercheurs ont désormais identifié de nombreuses sources de méthane jusqu’alors non détectées à Hambourg, provenant principalement d’activités humaines telles que des fuites de gazoducs et une combustion incomplète, à l’aide d’un réseau de capteurs mobiles, dans le but de mettre à jour et d’améliorer la précision des cartes d’émissions pour une meilleure compréhension et gestion.
Après le dioxyde de carbone, le méthane est le deuxième gaz à effet de serre le plus répandu résultant des activités humaines. Son potentiel de réchauffement climatique sur deux décennies dépasse celui du dioxyde de carbone de plus de 80 fois, les émissions les plus importantes provenant des zones humides, de l’agriculture, des déchets et de la production de combustibles fossiles.
Bien que la présence du méthane dans l’atmosphère soit relativement brève, environ 12 ans, contre des siècles pour le dioxyde de carbone, la réduction des émissions de méthane est très prometteuse pour freiner le réchauffement climatique dans un avenir proche ou intermédiaire.
Émissions de méthane dans les villes
Une part importante des émissions mondiales de méthane se produit dans les villes. Il existe de nombreux endroits où du méthane est libéré – intentionnellement ou accidentellement. L’équipe de recherche de l’Université technique de Munich (TUM) a choisi Hambourg comme site pour détecter les fuites de méthane et d’autres sources inconnues.
Hambourg n’est pas seulement la deuxième plus grande ville d’Allemagne en termes de population. C’est aussi un port et un centre industriel. Avec ses différentes sources de méthane, il offre des conditions idéales pour le projet.
De nombreuses sources de méthane découvertes à Hambourg
Grâce à ce projet, l’équipe a réussi à identifier de nombreuses sources de méthane jusqu’alors non détectées à Hambourg. Outre les sources naturelles telles que l’Elbe, la plus grande part des émissions est causée par l’activité humaine. Environ la moitié de ces émissions proviennent de fuites de gazoducs, d’une combustion incomplète et d’autres émissions industrielles et fugitives.
Les mesures mobiles ont également permis aux chercheurs de détecter des sources de méthane inconnues. Ils ont découvert qu’environ 2 % des émissions de méthane d’origine humaine à Hambourg provenaient de fuites de canalisations dans une raffinerie de pétrole et dans un élevage de bétail voisin, qui sont largement sous-estimées dans l’inventaire des émissions le plus récent.
Mise à jour des données de mesure existantes
Les chercheurs ont commencé avec une carte des émissions de l’institut de recherche néerlandais TNO. Il fournit une représentation spatiale des émissions de gaz à effet de serre à Hambourg, basée sur les émissions déclarées au niveau national qui ont été réparties spatialement à l’aide de données proxy (carte de densité de population, etc.). Pour vérifier et mettre à jour les valeurs affichées sur la carte, l’équipe a sélectionné deux approches :
« Dans un premier temps, nous avons effectué des mesures mobiles à l’aide d’une voiture équipée de capteurs. Nous l’avons conduit à travers des zones où nous nous attendions à détecter des émissions de méthane, afin de mieux comprendre la répartition spatiale. Deuxièmement, nous avons utilisé notre réseau de capteurs pour mesurer les émissions globales de la ville. Le réseau est composé de quatre appareils de mesure, que nous avons utilisés dans des études précédentes pour mesurer les émissions à Munich », explique Jia Chen, professeur de détection et de modélisation environnementales à TUM. « Notre réseau de capteurs utilise le soleil comme source de lumière. Étant donné que chaque molécule de l’atmosphère n’absorbe que des fréquences spécifiques de la lumière solaire, nous pouvons déterminer les concentrations des différents gaz à effet de serre dans la colonne d’air située entre notre appareil de mesure et le soleil.
Mesures à Hambourg et dans ses environs
Pour connaître les quantités de gaz à effet de serre émises à Hambourg, les chercheurs ont placé un appareil de mesure au centre-ville, les autres étant placés à la périphérie est, sud et ouest.
« Cela signifiait qu’un capteur était toujours au vent de la ville, et un autre placé sous le vent. Si la deuxième valeur de mesure est supérieure à la première, nous pouvons utiliser des modèles de transport atmosphérique pour quantifier les gaz à effet de serre rejetés dans la ville. À cette fin, nous mesurons la vitesse du vent, la direction du vent et les turbulences avec un LiDAR optique du vent », explique Andreas Forstmaier, premier auteur de l’étude et chercheur à la chaire de détection et de modélisation de l’environnement.
Utilisation future de la technologie de mesure
La méthode conçue pour les villes sera étendue à l’avenir pour réaliser des mesures globales à l’aide de satellites. Avec ces travaux, les chercheurs visent à apporter une contribution décisive à la compréhension du changement climatique et à ralentir sa progression.
