Une étude de cas impliquant la plus grande centrale électrique au charbon d’Europe montre que les observations spatiales peuvent être utilisées pour suivre les émissions de dioxyde de carbone – et les réductions – à la source.
L’article est publié dans la revue Frontières de la télédétection.
Un duo de missions d’observation de la Terre a permis aux chercheurs de détecter et de suivre les changements d’émissions de dioxyde de carbone (CO2) à partir d’une seule installation, en utilisant la cinquième plus grande centrale électrique au charbon au monde comme cas de test.
Dans l’étude récente, les chercheurs ont utilisé des mesures spatiales des missions Orbiting Carbon Observatory (OCO) 2 et 3 de la NASA pour quantifier le dioxyde de carbone rejeté à des centaines de kilomètres plus bas à la centrale électrique de Bełchatów en Pologne, le plus grand émetteur unique d’Europe. En analysant les panaches d’émissions de la centrale à partir de plusieurs passages supérieurs de satellites entre 2017 et 2022, ils ont détecté des changements dans les niveaux de dioxyde de carbone qui correspondaient aux fluctuations horaires de la production d’électricité. Les arrêts temporaires et permanents de l’unité (pour maintenance ou démantèlement) ont réduit les émissions globales de l’usine, ce que l’équipe a également pu détecter.
Les résultats démontrent que les observations spatiales peuvent être utilisées pour suivre les changements d’émissions de dioxyde de carbone à l’échelle locale, ont déclaré les scientifiques.
Lancé en 2014, le satellite OCO-2 de la NASA cartographie les émissions de dioxyde de carbone naturelles et d’origine humaine (anthropiques) à des échelles allant des régions aux continents. L’instrument échantillonne le gaz indirectement en mesurant l’intensité de la lumière solaire réfléchie par la surface de la Terre et absorbée par le dioxyde de carbone dans la colonne d’air du sol au satellite. Les spectromètres d’OCO-2 sont réglés pour détecter la signature spécifique du gaz CO2.
Des composants de rechange de cette mission ont été utilisés pour créer OCO-3, un instrument qui a volé sur la Station spatiale internationale depuis 2019. OCO-3 a été conçu avec un mode de cartographie qui peut faire plusieurs observations de balayage lorsque la station spatiale passe au-dessus d’une zone, permettant aux chercheurs de créer des mini-cartes détaillées à partir d’une zone d’intérêt à l’échelle de la ville.
Aucun des deux instruments OCO n’a été conçu à l’origine spécifiquement pour détecter les émissions d’installations individuelles telles que Bełchatów, de sorte que les nouvelles découvertes sont une « agréable surprise », a déclaré Abhishek Chatterjee, scientifique du projet pour la mission OCO-3 au Jet Propulsion Laboratory de la NASA en Californie du Sud. « En tant que communauté, nous affinons les outils et les techniques pour pouvoir extraire plus d’informations des données que ce que nous avions initialement prévu », a-t-il ajouté. « Nous apprenons que nous pouvons en fait comprendre beaucoup plus sur les émissions anthropiques que ce à quoi nous nous attendions auparavant. »
Suivre le carbone dans le futur
Les émissions des grandes installations telles que les centrales électriques et les raffineries représentent environ la moitié des émissions mondiales de dioxyde de carbone provenant des combustibles fossiles. La centrale électrique de Bełchatów, en service depuis 1988, est la plus grande centrale électrique au lignite au monde, avec une capacité déclarée de 5 102 mégawatts. Le lignite (charbon brun) entraîne généralement des émissions plus élevées par mégawatt généré que l’anthracite (charbon dur). Le gouvernement polonais a élaboré des plans pour fermer l’usine d’ici la fin de 2036.
Ray Nassar, chercheur principal à Environnement et Changement climatique Canada et auteur principal de l’étude, a noté que la plupart des rapports sur les émissions de dioxyde de carbone sont créés à partir d’estimations ou de données recueillies à la surface de la terre. Les chercheurs comptabilisent la masse de combustibles fossiles achetés et utilisés, puis calculent les émissions attendues ; ils ne font généralement pas de mesures réelles du dioxyde de carbone atmosphérique.
« Les détails les plus fins sur exactement quand et où les émissions se produisent ne sont souvent pas disponibles », a déclaré Nassar. « Fournir une image plus détaillée des émissions de dioxyde de carbone pourrait aider à suivre l’efficacité des politiques de réduction des émissions. Notre approche avec OCO-2 et OCO-3 peut être appliquée à davantage de centrales électriques ou modifiée pour les émissions de dioxyde de carbone des villes ou des pays. «
En raison des observations du mode de cartographie d’OCO-3, les données de la NASA pourraient être utilisées plus largement pour quantifier les émissions de sources ponctuelles de CO2 à l’avenir. La NASA a récemment annoncé que les opérations de la mission seront prolongées de plusieurs années à bord de la station spatiale, et l’instrument fonctionnera aux côtés d’un autre observateur de gaz à effet de serre à bord de la station spatiale, l’EMIT (Earth Surface Mineral Dust Source Investigation).
« C’est vraiment excitant de penser que nous aurons encore cinq à six ans d’opérations avec OCO-3 », a déclaré Chatterjee. « Nous constatons qu’il est essentiel d’effectuer des mesures au bon moment et à la bonne échelle. »
Il a ajouté qu’OCO-3 peut servir de « éclaireur » pour les missions satellites de nouvelle génération.
Plus d’information:
Ray Nassar et al, Suivi des réductions d’émissions de CO2 depuis l’espace : une étude de cas dans la plus grande centrale électrique à combustible fossile d’Europe, Frontières de la télédétection (2022). DOI : 10.3389/frsen.2022.1028240