W ramach Międzynarodowego Obserwatorium Emisji Metanu (IMEO) Programu Środowiskowego Organizacji Narodów Zjednoczonych (UNEP), naukowcy z Instytutu Fizyki Atmosfery Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt,  we współpracy z Instytutem Kierowania Lotem Technische Universität Braunschweig, Akademią Górniczo-Hutniczą w Krakowie oraz polską firmą helikopterową Helipoland prowadzili w lipcu i październiku br. pomiary emisji metanu (CH4) z Górnośląskiego Zagłębia Węglowego – jednego z obszarów Europy o największym zagęszczeniu czynnych kopalni węgla, emitujących znaczne ilości CH4 do atmosfery.

Kampanie pomiarowe prowadzone były z lotniska w Bielsku-Białej. Loty odbywały się głównie w pobliżu kopalni "Pniówek" oraz szybu "Andrzej". Pomiary były wykonywane w górę i w dół od szybów (odległość pozioma ~0.5 km - 5 km), oraz na wielu wysokościach do ~1-2 km, w celu mapowania emisji CH4. Po wystartowaniu do helikoptera przyczepiana była platforma HELiPOD, która na swoim pokładzie posiada wiele urządzeń pomiarowych, w tym dwa czujniki CH4: Picarro i Li-7700. Helikopter z platformą przecina smugę CH4, pozwalając na jej pomiary w trzech wymiarach. Dzięki staraniom naszego doktoranta  z Zakładu Fizyki Atmosfery Stanisława Króla - absolwenta AGH, specjalizującego się w badaniach strumieni powierzchniowych metanu na składowiskach odpadów komunalnych, na platformie udało się również zainstalować nasz ultraszybki termometr UFT 2.0 (UFT-2) z Laboratorium Mechaniki Płynów IGF, który jest w stanie mierzyć temperaturę w chmurach i smugach, z rozdzielczością przestrzenną rzędu kilku centymetrów.

Podczas zaplanowanych lotów monitor misji HELiPOD w kokpicie wyświetlał pomiary online, pozwalając na skuteczne prowadzenie helikoptera przez interesujące emisje gazu. W połączeniu z wysokorozdzielczymi informacjami o wietrze z HELiPOD, pomiary te wykorzystywane są do oszacowania strumienia CH4 z szybów, a ostatecznym celem jest porównanie tych wskaźników emisji z wartościami podawanymi przez operatorów kopalni. W ten sposób zostanie również uwzględniona zmienność emisji CH4 w zależności od aktywności dziennej w kopalniach. Pomiary lotnicze były wspierane przez naziemne pomiary metanu prowadzone przez zespół polskich naukowców z Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie. Zebrane dane mogą pomóc operatorom kopalni węgla, firmom naftowym i gazowym oraz rządom w ustaleniu priorytetów działań oraz polityki zmniejszenia emisji metanu do atmosfery.

Nowa metoda pomiarowa, wykorzystująca helikopterowe pomiary in-situ do uchwycenia emisji CH4 z pojedynczych źródeł punktowych, jest niezwykle skuteczna w badaniu emisji gazów śladowych w skali lokalnej. Oferuje wiele korzyści w porównaniu z dotychczasowymi metodami pomiarów lotniczych (np. niższe koszty lotu, duża zwrotność, możliwość pozostania w określonym punkcie pomiarowym lub znacznego zmniejszenia prędkości lotu). Po udanych misjach pilotażowych w Polsce planowane są dalsze miedzynarodowe kampanie pomiarowe, finansowane przez UNEP w ramach IMEO.

Metan jest drugim po dwutlenku węgla (CO2) gazem cieplarnianym produkowanym przez człowieka, a jego efektywność wychwytywania promieniowania jest około 80 razy większa niż CO2 w ciągu pierwszych 20 lat po jego emisji. Ze względu na swój krótki czas życia (~10 lat) w porównaniu z CO2 (~100-1000 lat), metan znajduje się w centrum zainteresowania obecnej polityki łagodzenia skutków zmian klimatu w celu zmniejszenia globalnego ocieplenia, co zostało ogłoszone na COP26 w Glasgow (Global Methane Pledge).

Źródło: Institute for Atmospheric Physics - Studying methane emissions from Polish coal mines using a novel airborne concept (dlr.de)

Konsultacja naukowa: mgr inż. Stanisław Król