Laut einer neuen Studie von Forschern der Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) unterschätzt die Environmental Protection Agency (EPA) die Methanemissionen von Mülldeponien, städtischen Gebieten und US-Bundesstaaten.
Die Forscher kombinierten Satellitenbeobachtungen aus dem Jahr 2019 mit einem atmosphärischen Transportmodell, um eine hochauflösende Karte der Methanemissionen zu erstellen, die dann mit EPA-Schätzungen aus demselben Jahr verglichen wurde. Die Forscher fanden heraus:
„Methan ist nach Kohlendioxid der zweitgrößte Verursacher des Klimawandels, daher ist es wirklich wichtig, dass wir die Methanemissionen mit der höchstmöglichen Auflösung quantifizieren, um genau zu bestimmen, aus welchen Quellen sie stammen“, sagte Hannah Nesser, eine ehemalige Doktorandin. Student am SEAS und Erstautor der Arbeit. Nesser ist derzeit Fellow des NASA Postdoctoral Program (NPP) in der Carbon Cycle & Ecosystems Group am Jet Propulsion Laboratory.
Die Forschung, veröffentlicht In Atmosphärenchemie und Physikwar eine Zusammenarbeit zwischen Wissenschaftlern der Harvard-Universität und einem interdisziplinären Team von Forschern aus den gesamten USA und der ganzen Welt, darunter Universitäten in China und den Niederlanden.
Die EPA schätzt, dass Deponien die drittgrößte Quelle für vom Menschen verursachte Methanemissionen in den USA sind. Die EPA verwendet jedoch eine Bottom-up-Bilanzierungsmethode, die häufig nicht mit den Beobachtungen von atmosphärischem Methan übereinstimmt.
Die EPA-Methanschätzung für Deponien basiert auf dem Greenhouse Gas Reporting Program, das von Einrichtungen mit hohem Schadstoffausstoß verlangt, ihre Emissionen jährlich selbst zu melden. Bei Deponien ohne Methanabscheidung werden die Emissionen einfach berechnet, indem man sich die ankommende Müllmenge ansieht und abschätzt, wie viel Methanmüll im Laufe der Zeit entsteht. Diese Zahl wird dann hochgerechnet, um Deponiebetriebe einzubeziehen, die nicht an das Greenhouse Gas Reporting Program berichten.
Der Top-Down-Ansatz von Nesser und ihren Kollegen nutzt Beobachtungen von atmosphärischem Methan vom Tropospheric Monitoring Instrument (TROPOMI) an Bord des Sentinel-5 Precursor-Satelliten zusammen mit einem atmosphärischen Transportmodell, um den Weg der Emissionen von der Atmosphäre zurück zum Boden zu verfolgen.
Mit dieser Methode untersuchte das Team 70 einzelne Deponien in den gesamten USA. In diesen Anlagen fanden die Forscher Emissionen, die im Mittel 77 % höher waren als die Schätzungen des Greenhouse Gas Reporting Program.
Die Ungleichheit ist bei Deponien, die im Rahmen ihres Betriebs Methan sammeln, größer.
Deponien messen nicht die genauen Mengen an Methan, die sie verlieren, sondern schätzen, wie effizient ihre Sammelsysteme sind. Die EPA geht davon aus, dass die Standardwirksamkeitsrate für die Methansammlung 75 % beträgt.
Aber Nesser und ihre Kollegen fanden heraus, dass Deponien tatsächlich viel weniger effektiv Methan sammeln als bisher angenommen.
Von den 70 vom Team untersuchten Deponien gewinnen 38 Gas zurück. In diesen Einrichtungen stellten die Forscher fest, dass die Methanwerte im Mittel um mehr als 200 % über den Schätzungen des Greenhouse Gas Reporting Program lagen.
„Unsere Untersuchungen zeigen, dass diese Anlagen mehr Methan verlieren, als sie denken“, sagte Nesser. „Die EPA geht von einem Wirkungsgrad von 75 % als Standardwert für die Methansammlung aus, aber wir stellen fest, dass dieser tatsächlich viel näher bei 50 % liegt.“
Die EPA-Schätzungen erfassen auch keine einmaligen Ereignisse wie Bauprojekte oder vorübergehende Lecks, die zu einem massiven Anstieg der Methanemissionen führen und zur Diskrepanz zwischen EPA-Schätzungen und beobachtetem atmosphärischem Methan beitragen könnten.
Das Forschungsteam verglich seine Analyse auch mit den neuen Treibhausgasinventaren der EPA auf Landesebene.
Die Forscher stellten fest, dass die Methanemissionen in den zehn Bundesstaaten mit der höchsten Methanproduktion um 27 % höher ausfielen, wobei der größte Anstieg in Texas, Louisiana, Florida und Oklahoma zu verzeichnen war. Das Team stellte fest, dass diese zehn Staaten für 55 % der vom Menschen verursachten Methanemissionen in den USA verantwortlich sind. Es überrascht vielleicht nicht, dass Texas für 21 % der anthropogenen Methanemissionen in den USA verantwortlich ist, 69 % davon stammen aus der Öl- und Gasindustrie.
Auf Stadtebene stellten die Forscher fest, dass die 10 Städte mit den höchsten städtischen Methanemissionen im Durchschnitt tatsächlich 58 % höhere Emissionen aufweisen als bisher geschätzt. Zu diesen Städten gehören New York, Detroit, Atlanta, Dallas, Houston, Chicago, Los Angeles, Cincinnati, Miami und Philadelphia.
„Alle diese Orte haben ein unterschiedliches Profil an Emissionsquellen, es gibt also keinen Grund, warum die Methan-Unterschätzung generell unterschätzt wird“, sagte Nesser.
Die Forscher hoffen, dass zukünftige Arbeiten mehr Klarheit darüber bringen werden, woher diese Emissionen genau kommen und wie sie sich verändern.
„Diese Forschung unterstreicht, wie wichtig es ist, diese Emissionen zu verstehen“, sagte Daniel Jacob, Vasco-McCoy-Familienprofessor für Atmosphärenchemie und Umwelttechnik am SEAS und leitender Autor des Papiers. „Wir planen, die Methanemissionen der USA weiterhin mithilfe neuer hochauflösender Satellitenbeobachtungen zu überwachen und mit der EPA zusammenzuarbeiten, um die Emissionsinventare zu verbessern.“
Die Forschung wurde gemeinsam von Joannes D. Maasakkers, Alba Lorente, Zichong Chen, Xiao Lu, Lu Shen, Zhen Qu, Melissa P. Sulprizio, Margaux Winter, Shuang Ma, A. Anthony Bloom, John R. Worden und Robert N. verfasst . Stavins und Cynthia A. Randles.
Mehr Informationen:
Hannah Nesser et al., Hochauflösende US-Methanemissionen, abgeleitet aus einer Umkehrung der TROPOMI-Satellitendaten von 2019: Beiträge einzelner Bundesstaaten, städtischer Gebiete und Deponien, Atmosphärenchemie und Physik (2024). DOI: 10.5194/acp-24-5069-2024