Data multi-satelit menangkap kebocoran metana rekor akibat ledakan sumur minyak

• Ledakan sumur nomor 303 di ladang minyak Karaturun East, Kazakhstan, pada 2023 berkembang menjadi kebocoran metana besar selama 205 hari, dan perubahan emisi dari waktu ke waktu direkonstruksi dengan menggabungkan berbagai observasi satelit
• Sentinel-5P/TROPOMI, GHGSat, PRISMA, EnMAP, EMIT, Sentinel-2, dan Landsat digunakan bersama untuk saling menutup celah antara pemantauan global harian dan observasi target beresolusi tinggi
• Dari 9 Juni hingga 25 Desember 2023, terdeteksi 115 plume metana; laju emisi dari 48 kasus yang lolos seleksi kualitas berada pada rentang 3,6 ± 1,3 hingga 63 ± 42 t/jam, dan umumnya berada di kisaran 20–50 t/jam
• Total emisi metana diperkirakan 131 ± 34 kt, setara 4,5% dari estimasi IEA untuk sektor energi Kazakhstan pada 2023 sebesar 2.898 kt, atau 7% jika hanya melihat sektor minyak dan gas
• Insiden Karaturun East melampaui estimasi ledakan sumur Aliso Canyon, Ohio, dan Louisiana, serta menunjukkan bahwa pemetaan metana berbasis satelit sudah cukup matang untuk mengkuantifikasi kebocoran jangka panjang

---

Skala kebocoran Karaturun East

• Pada pagi 9 Juni 2023, saat pekerjaan eksplorasi di ladang minyak Karaturun East di wilayah Mangistau, Kazakhstan, terjadi ledakan dan kebakaran pada sumur nomor 303
• Kebakaran menghancurkan sejumlah peralatan keselamatan, menyebabkan hilangnya kendali sumur dan nyala api setinggi sekitar 10 m
• Beberapa hari kemudian, batuan di sekitar sumur runtuh dan membentuk kawah selebar 15 m, sehingga penyegelan dini menjadi sulit
• Dari 13 Oktober hingga 20 November 2023, ribuan ton air dimasukkan ke dua sumur injeksi untuk mengurangi kebocoran gas, tetapi masalahnya belum sepenuhnya teratasi
• Pada 25 Desember 2023, aliran gas dan kebakaran berhenti setelah lumpur pengeboran berat diinjeksikan melalui probe khusus yang terhubung ke lubang sumur bermasalah pada kedalaman sekitar 1000 m

Mengapa observasi satelit diperlukan

• Emisi metana antropogenik bertanggung jawab atas sekitar 30% pemanasan global sejak era praindustri
• Industri minyak dan gas menyumbang porsi besar emisi metana, dan mitigasi emisi di sektor ini secara teknis memungkinkan serta relatif hemat biaya
• Ledakan sumur terkait dengan kegagalan infrastruktur tak terduga selama proses pengeboran, penyelesaian, dan produksi, yang dapat melepaskan hidrokarbon yang terutama terdiri dari metana secara tak terkendali
• Insiden di lokasi terpencil membatasi ketersediaan pengukuran darat dan udara, sehingga sulit memahami emisi metana akibat ledakan sumur secara global

Sistem observasi satelit gabungan

• Tim analisis membuat deret waktu observasi dari berbagai satelit pendeteksi metana untuk merekonstruksi perubahan kebocoran selama 205 hari
• TROPOMI telah menyediakan pemantauan global harian untuk emisi metana besar sejak 2018, dan dalam insiden ini juga penting untuk mengambil sampel beberapa minggu awal
• Satelit hiperspektral beresolusi tinggi memiliki frekuensi observasi lebih rendah dibanding TROPOMI, tetapi dapat mendeteksi plume yang lebih kecil dengan resolusi spasial lebih tinggi dan mengatribusikannya ke sumber emisi tingkat fasilitas
  • GHGSat adalah konstelasi satelit komersial yang dirancang untuk memetakan metana dan karbon dioksida dengan resolusi 25–50 m
  • PRISMA, EnMAP, dan EMIT adalah misi ilmiah dengan sensitivitas relatif tinggi terhadap metana pada sampling 30–60 m
• Radiometer multispektral Sentinel-2 dan Landsat memiliki sensitivitas metana lebih rendah dibanding satelit hiperspektral, tetapi menyediakan observasi global sistematis setiap beberapa hari dengan sampling spasial 20–30 m

Pemrosesan data dan metode kuantifikasi

• Karena misi publik beresolusi tinggi tidak menyediakan produk laju emisi plume siap pakai, peta peningkatan konsentrasi metana (ΔXCH4) dan deteksi plume dibuat secara langsung
• Saat mengonversi peningkatan konsentrasi menjadi laju emisi, digunakan model IME, sementara informasi angin diambil dari produk data GEOS-FP
• Pemrosesan PRISMA, EnMAP, dan EMIT mengoptimalkan metode pencarian matched-filter untuk plume besar dan berkonsentrasi tinggi yang diamati di Karaturun East
  • Mengimplementasikan pencarian matched-filter versi log
  • Menghapus piksel plume saat menghitung statistik matched-filter
  • Membuat model IME-Q untuk tiap instrumen hiperspektral agar memperoleh deret waktu yang konsisten
• GHGSat menggunakan peta plume dan estimasi laju emisi dari produk pengguna resminya
• Untuk TROPOMI, diterapkan konfigurasi pemrosesan terpisah yang disesuaikan dengan kondisi insiden ini
  • Setiap plume direproduksi melalui simulasi model skala besar yang menggunakan berbagai parameterisasi lapisan batas planet dan medan meteorologi
  • Estimasi ketidakpastian menggunakan pendekatan ansambel penuh
  • Penyaringan disesuaikan untuk menangani kemungkinan artefak di hilir pesisir
• Total emisi dihitung dengan menyesuaikan polinomial orde tiga pada deret waktu laju emisi yang lolos seleksi kualitas lalu mengintegrasikannya, dan ketidakpastiannya diperkirakan dengan simulasi Monte Carlo

Hasil observasi

• Dari 9 Juni hingga 25 Desember 2023, 115 plume metana terdeteksi di lokasi
• Berdasarkan kriteria seperti observasi bebas awan, tidak adanya artefak pencarian, dan bagian besar plume tidak berada di luar area citra, 48 kasus digunakan untuk kuantifikasi laju emisi
• Laju emisi yang diperkirakan berada pada rentang 3,6 ± 1,3 hingga 63 ± 42 t/jam, dengan nilai umum di kisaran 20–50 t/jam
• Laju emisi terbesar muncul pada beberapa minggu setelah ledakan, dan intensitas plume menurun bertahap hingga kebocoran terkendali pada 25 Desember
• Pada 25 Desember, GHGSat masih mendeteksi plume yang relatif besar sebesar 12 ± 3 t/jam, sesuai dengan kemungkinan satelit melintas di atas lokasi tepat sebelum tindakan pemulihan akhir
• Dalam tiga observasi pada 1, 12, dan 14 Januari 2024, tidak tampak sinyal metana, sehingga emisi kemungkinan turun di bawah batas deteksi satelit atau telah sepenuhnya diperbaiki

Aktivitas kebakaran dan batas pembakaran

• Menurut data fire radiative power FIRMS berbasis VIIRS, kebakaran paling kuat terjadi segera setelah ledakan sumur dan mempertahankan intensitas yang relatif tinggi selama sekitar 20 hari
• Setelah itu, deteksi kebakaran dari satelit beresolusi tinggi tetap mengonfirmasi bahwa kebakaran di lokasi masih aktif, tetapi intensitasnya menurun
• Intensitas kebakaran dalam insiden ini jauh lebih rendah dibanding flare kuat di fasilitas minyak dan gas, dan juga lebih rendah dibanding intensitas kebakaran pada ledakan sumur Louisiana 2019
• Berdasarkan foto lapangan dan laporan media, kemungkinan besar campuran ledakan mengandung air dalam jumlah signifikan
• Campuran yang mengandung air mungkin menurunkan suhu sumur melalui kehilangan panas radiasi dan mencegah penyalaan aliran gas, tetapi pembakaran yang rendah tidak berarti penurunan emisi metana

Perbandingan dengan kebocoran besar sebelumnya

• Total emisi metana dari insiden Karaturun East diperkirakan 131 ± 34 kt
• Nilai ini setara 4,5% dari 2.898 kt yang diperkirakan IEA untuk sektor energi Kazakhstan pada 2023, dan 7% jika hanya berdasarkan sektor minyak dan gas
• Insiden Aliso Canyon 2015 sebesar 97 kt selama ini dianggap sebagai kebocoran metana terbesar yang terdokumentasi dalam operasi minyak dan gas reguler
• Emisi Karaturun East juga melampaui estimasi ledakan sumur Ohio 2018 sebesar 60 ± 15 kt dan ledakan sumur Louisiana 2019 sebesar 21–63 kt
• Sabotase pipa bawah laut kembar Nord Stream 1 dan 2 di Baltic Sea pada 26 September 2022 diperkirakan sebesar 420–490 kt, sehingga mungkin menyebabkan emisi yang lebih besar daripada ledakan Karaturun 2023

Peran dan keterbatasan kombinasi satelit

• Bahkan tanpa GHGSat, banyak observasi dari misi lain memungkinkan diperolehnya estimasi total emisi metana yang serupa
• Namun, observasi GHGSat penting untuk merekonstruksi beberapa minggu terakhir kebocoran, ketika tidak ada observasi berguna dari satelit lain
• Jika hanya menggunakan data hiperspektral sensitif termasuk GHGSat, beberapa minggu awal dengan laju emisi tertinggi akan terlewat dan total emisi akan diremehkan
• Data hiperspektral publik saat ini memerlukan tasking untuk mengamati lokasi tertentu, dan umumnya tidak menyediakan kunjungan ulang yang cepat
• TROPOMI dan satelit multispektral menyediakan observasi global yang sistematis dan sering, sehingga penting untuk deteksi awal kebocoran dan pemahaman perubahannya
• Ketika emisi seperti di Karaturun East turun di bawah ambang deteksi yang relatif tinggi, biasanya sekitar 10 t/jam, pemanfaatan TROPOMI dan satelit multispektral menjadi sulit
• Dalam deret waktu yang menggabungkan berbagai instrumen, metode pencarian metana, dan metode kuantifikasi plume, tidak terlihat bias spesifik satelit yang terkait dengan estimasi laju emisi individual
• Sistem pemantauan metana dan misi satelit baru seperti Methane Alert and Response System (MARS) dari UNEP, MethaneSAT, dan Carbon Mapper diperkirakan akan menjadi makin penting dalam deteksi dan kuantifikasi kebocoran metana besar

[GN⁺]

Komentar Hacker News

• Dilihat dengan data satelit dan survei udara yang lebih baik, emisi metana terkait minyak dan gas ternyata jauh lebih tinggi daripada laporan industri
  Intinya, setiap kali peneliti independen meninjau semua tahap—produksi, transmisi, distribusi, hingga penggunaan akhir—kebocorannya lebih banyak daripada asumsi lama, dan dasar asumsi itu selama ini adalah angka yang diberikan industri
  Terutama pada jalur produksi dengan kebocoran parah, dampaknya dalam horizon 100 tahun bisa sampai lebih besar daripada batu bara. Misalnya, beberapa wilayah New Mexico Permian menunjukkan tingkat kebocoran 9%. Membakar metana menghasilkan sekitar setengah CO2 dibanding batu bara, tetapi potensi efek rumah kaca metana dalam horizon 100 tahun adalah 20 kali CO2, jadi total efek rumah kacanya harus ditambah 180%, dan bahkan tanpa memperhitungkan kebocoran lain di pipa, hasilnya 40% lebih buruk daripada batu bara
  https://sustainability.stanford.edu/news/methane-leaks-are-f...

  • Di Massachusetts, Lost and Unaccounted for Gas(LAUG) tidak benar-benar dinilai oleh regulator atau industri, melainkan diperkirakan per mil pipa
    Ini hanya perkalian sederhana yang hampir tidak ada hubungannya dengan kenyataan, dan sementara konsumen menanggung biaya LAUG, perusahaan utilitas dijamin mendapat laba 10% atas biaya infrastruktur. Ditambah subsidi penggantian pipa yang sering bocor, investasi yang tidak perlu seperti mengganti infrastruktur bahan bakar fosil tua jadi lebih diprioritaskan daripada memperbaiki kebocoran
  • Kalau hasil pengukuran selama ini berasumsi emisi yang jauh lebih rendah, bukankah itu berarti dampak metana per unit justru lebih kecil?
    Jika emisinya bisa ditekan ke tingkat yang semula kita kira, itu mungkin kabar baik
  • Jadi itulah sebabnya Mahkamah Agung AS yang didukung industri minyak dan gas melemahkan kekuatan regulator
  • Angka horizon 100 tahun bisa menyesatkan karena dampaknya terkonsentrasi di awal
    Angka itu baru bermakna jika diasumsikan emisi konstan selama periode panjang

• Estimasi 131 kt metana itu cukup besar
  Dari sisi dampak pemanasan global dalam horizon 100 tahun, itu setara sekitar 3,93 megaton CO2, kira-kira sebanding dengan emisi tahunan negara kecil seperti Iceland atau Malta

  • 3,93 megaton CO2 kira-kira setara dengan 149.714 penerbangan jarak pendek atau 37.429 penerbangan jarak jauh
  • Saya penasaran ini setara perubahan berapa °C pada suhu rata-rata global

• Kalau ingin benar-benar merasa ngeri soal kebocoran metana, lihat fenomena permafrost yang mencair akibat pemanasan global hingga sinkhole muncul di seluruh tundra
  Materi organik yang sebelumnya beku membusuk dan membentuk gelembung metana raksasa; saat cukup besar, gelembung itu meledak, meninggalkan lubang besar yang kemudian terisi air
  Jumlah metana yang bocor dari sana diperkirakan sangat besar, tetapi tanpa observasi menyeluruh kita tidak bisa tahu secara pasti

• Jika masalah kebocoran metana saja tidak bisa diselesaikan padahal metana adalah sumber daya yang bernilai, menurut saya carbon capture dengan menyuntikkan CO2 ke tempat seperti gua hampir tidak mungkin berhasil
  Orang yang mempromosikan teknologi semacam itu menurut saya nyaris seperti penipu

• Dari penjelasannya, kejadian ini tampaknya terjadi di Kazakhstan sekitar Juni hingga November 2023
  Kedengarannya seperti versi kecil dari Darvaza gas crater di Turkmenistan: https://en.wikipedia.org/wiki/Darvaza_gas_crater

• Apa pada akhirnya kita memang tidak akan bertahan?

  • Kecuali China dan India secara sukarela mengadopsi standar setara Western Europe dan US tanpa biaya, pemanasan global katastrofik sulit dihindari
    Namun meski kita tidak bisa menghentikan perubahan iklim, bukan berarti kita tidak berdaya
    Orang Dutch tahu cara melawan kenaikan permukaan laut, arsitektur Middle Eastern tahu cara menjaga orang tetap sejuk di udara di atas 50°C, dan orang Canadians tahu cara membuat jaringan listrik tahan musim dingin
    Ada juga ancaman seperti kebakaran hutan yang saat ini belum punya strategi optimal, tetapi kita tidak sendirian dan tidak sepenuhnya tak berdaya. Jika ada kemauan untuk bekerja sama, banyak nyawa bisa diselamatkan
  • Hampir mustahil
    https://jonathanfranzen.com/what-if-we-stopped-pretending/
  • Waktu yang akan membuktikan, tetapi hal-hal yang harus kita lakukan untuk mencoba menghindari bencana yang datang sama dengan hal-hal yang harus kita lakukan untuk menjadi orang yang lebih baik saat tidak ada krisis
    Pada dasarnya: bersikap baik dan penuh kasih, serta menumbuhkan welas asih
    Intinya bukan apakah kita selamat atau tidak. Entropi adalah musuh dan pada akhirnya akan menang, tetapi toh tidak ada yang keluar dari sini hidup-hidup. Yang penting adalah menjadi orang yang lebih baik, membantu orang lain, dan membuat keadaan menjadi lebih baik
    Jika kita bertahan, itu akan terjadi melalui cinta dan welas asih; kalaupun tidak, berarti kita tidak menyia-nyiakan waktu yang diberikan kepada kita
  • Kita akan bertahan, tetapi mungkin tidak dengan jumlah populasi seperti sekarang
    Negara-negara kaya sepertinya akan paling menderita

• Plume metana berada 2 km dari lokasi semburan
  https://satellites.pro/Kazakhstan_map#A45.338220,52.376976,1...
  Kemungkinan besar ini kebocoran pipa

• Saat perubahan iklim mencapai titik tertentu, rasanya akan tiba waktunya mengambil tindakan agresif terhadap pencemar terbesar, negara mana pun yang mereka jadikan tempat berlindung
  Apalagi mungkin ada kekuatan yang berusaha melemahkan target iklim seperti ini. Mungkin saja US memakai sebagian anggaran militernya untuk melumpuhkan fasilitas industri pencemar dengan tim peledak SEAL
  Sebelum merasa waswas dengan gagasan ini, US sudah membunuh orang sungguhan lewat operasi semacam itu. Melumpuhkan infrastruktur saja punya preseden dan tampak jauh lebih moderat

  • Perang dagang lebih mungkin daripada baku tembak, tetapi bukan berarti yang pertama tidak bisa memicu yang kedua

• Kalau ada banyak waktu, bagaimana cara menghilangkan metana di atmosfer sebanyak mungkin?

  • Metana terurai cukup cepat di atmosfer, dengan waktu paruh kurang dari 10 tahun
    Yang lebih penting bukan menghilangkannya, melainkan menghentikan kebocorannya

• Apakah karbon adalah Great Filter?

  • Mungkin di Venus begitu
    Saya pernah membaca tulisan yang cukup meyakinkan bahwa Venus punya terlalu banyak karbon sehingga tidak akan pernah bisa diterraforming