Environmental Protection Agency (EPA) underskattar metanutsläpp från soptippar, stadsområden och delstater i USA, enligt en ny studie ledd av forskare vid Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS).
Forskarna kombinerade 2019 satellitobservationer med en atmosfärisk transportmodell för att generera en högupplöst karta över metanutsläpp, som sedan jämfördes med EPA-uppskattningar från samma år. Forskarna fann:
"Metan är den näst största bidragsgivaren till klimatförändringarna bakom koldioxid, så det är verkligen viktigt att vi kvantifierar metanutsläppen med högsta möjliga upplösning för att fastställa vilka källor det kommer ifrån", säger Hannah Nesser, en före detta Ph.D. student vid SEAS och första författare till uppsatsen. Nesser är för närvarande en NASA Postdoctoral Program (NPP) Fellow i Carbon Cycle &Ecosystems Group vid Jet Propulsion Laboratory.
Forskningen, publicerad i Atmospheric Chemistry and Physics , var ett samarbete mellan forskare vid Harvard och ett tvärvetenskapligt team av forskare från hela USA och runt om i världen, inklusive universitet i Kina och Nederländerna.
EPA uppskattar att deponier är den tredje största källan till mänskligt orsakade metanutsläpp i USA, men EPA använder en nedifrån-och-upp-redovisningsmetod som ofta inte matchar observationer av atmosfärisk metan.
EPA:s metanuppskattning för deponier använder Greenhouse Gas Reporting Program, vilket kräver att anläggningar med höga utsläpp ska självrapportera sina utsläpp årligen. För deponier utan metanavskiljning beräknas utsläppen helt enkelt genom att titta på mängden skräp som kommer in och uppskatta hur mycket metanavfall som producerar över tiden. Den siffran skalas sedan upp för att inkludera deponiverksamhet som inte rapporterar till Greenhouse Gas Reporting Program.
Nesser och hennes kollegors tillvägagångssätt uppifrån och ner använder observationer av atmosfärisk metan från Tropospheric Monitoring Instrument (TROPOMI) ombord på Sentinel-5 Precursor-satelliten tillsammans med en atmosfärisk transportmodell för att spåra vägen för utsläpp från atmosfären tillbaka till marken.
Med den här metoden zoomade teamet in på 70 enskilda deponier över hela USA. I dessa anläggningar fann forskarna utsläpp som var medianmässigt 77 % högre än uppskattningarna från Greenhouse Gas Reporting Program.
Skillnaden är större för deponier som samlar in metan som en del av sin verksamhet.
Deponier mäter inte de exakta mängderna metan de förlorar, utan uppskattar snarare hur effektiva deras insamlingssystem är. EPA antar att standardeffektiviteten för insamling av metan är 75 %.
Men Nesser och hennes kollegor fann att deponier faktiskt är mycket mindre effektiva när det gäller att samla in metan än vad man tidigare trott.
Av de 70 deponier som teamet studerade återvinner 38 gas. Bland dessa anläggningar fann forskarna att metannivåerna var i median mer än 200 % högre än uppskattningarna från Greenhouse Gas Reporting Program.
"Vår forskning visar att dessa anläggningar förlorar mer metan än de tror", säger Nesser. "EPA använder 75 % effektivitet som standard för insamling av metan, men vi finner att det faktiskt är mycket närmare 50 %."
EPA:s uppskattningar fångar inte heller engångshändelser, såsom byggprojekt eller tillfälliga läckor, som kan leda till en massiv ökning av metanutsläpp och bidra till diskrepansen mellan EPA:s uppskattningar och observerad atmosfärisk metan.
Forskargruppen jämförde också sin analys med EPA:s nya växthusgasinventeringar på statlig nivå.
Forskarna fann 27% högre metanutsläpp från de 10 främsta metanproducerande staterna, med de största ökningarna i Texas, Louisiana, Florida och Oklahoma. Teamet fann att dessa 10 stater är ansvariga för 55% av USA:s människoorsakade metanutsläpp. Kanske inte överraskande är Texas ansvarig för 21 % av antropogena metanutsläpp i USA, varav 69 % kommer från olje- och gasindustrin.
På stadsnivå fann forskarna att i genomsnitt har de 10 städerna med de högsta urbana metanutsläppen faktiskt 58 % högre utsläpp än tidigare beräknat. Dessa städer inkluderar New York, Detroit, Atlanta, Dallas, Houston, Chicago, Los Angeles, Cincinnati, Miami och Philadelphia.
"Alla dessa platser har olika profil av utsläppskällor, så det finns ingen sak som driver metan underskattning över hela linjen", säger Nesser.
Forskarna hoppas att framtida arbete kommer att ge mer klarhet om exakt var dessa utsläpp kommer ifrån och hur de förändras.
"Denna forskning belyser vikten av att förstå dessa utsläpp", säger Daniel Jacob, Vasco McCoy familjeprofessor i atmosfärisk kemi och miljöteknik vid SEAS och senior författare till artikeln. "Vi planerar att fortsätta att övervaka amerikanska utsläpp av metan med hjälp av nya högupplösta satellitobservationer och att arbeta med EPA för att förbättra utsläppsinventeringarna."
Forskningen var medförfattare av 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, Robert N. . Stavins och Cynthia A. Randles.
Mer information: Hannah Nesser et al, USA:s högupplösta metanutsläpp härledda från en inversion av 2019 TROPOMI-satellitdata:bidrag från enskilda stater, stadsområden och deponier, Atmosfärisk kemi och fysik (2024). DOI:10.5194/acp-24-5069-2024
Journalinformation: Atmosfärskemi och fysik
Tillhandahålls av Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences
