Satélites para detectar metano: cómo encuentran grandes fugas

Una fuga de metano puede durar horas, aparecer de forma intermitente o extender una pluma por varios kilómetros sin que sea visible en una fotografía común. Desde el espacio, algunos instrumentos pueden distinguirla porque el gas absorbe determinadas longitudes de onda de la luz infrarroja.

Esta capacidad ha cambiado la vigilancia de emisiones en yacimientos de petróleo y gas, minas de carbón y vertederos. Los satélites permiten revisar regiones extensas y detectar fuentes que no figuraban en inventarios. Sin embargo, ninguna misión puede encontrar todas las fugas. La utilidad surge al combinar instrumentos con distintas resoluciones, mediciones del viento y comprobaciones desde tierra o desde aeronaves.

Cómo se observa un gas invisible

La luz solar atraviesa la atmósfera, llega a la superficie y una parte regresa hacia el espacio. En ese recorrido, las moléculas de metano absorben energía en bandas específicas del espectro infrarrojo. Un espectrómetro mide la intensidad de la luz en muchas longitudes de onda y busca ese patrón de absorción, conocido como huella espectral.

El resultado no es una fotografía directa del gas. Los equipos científicos procesan las mediciones para estimar cuánto metano adicional existe sobre el nivel de fondo. Cuando el exceso forma una figura alargada que coincide con la dirección del viento, puede reconstruirse una pluma y rastrearse hacia su posible origen.

El instrumento EMIT de la NASA, instalado en la Estación Espacial Internacional, fue diseñado para estudiar minerales y polvo de regiones áridas. Su espectrómetro también puede reconocer la huella del metano. La misión demostró que un instrumento con suficiente detalle espectral y espacial puede identificar grandes fuentes en instalaciones de petróleo y gas, vertederos y otras infraestructuras.

Primero se busca la región y después la fuente

Los satélites dedicados al metano afrontan un intercambio inevitable entre cobertura, frecuencia y detalle. Un instrumento que observa franjas muy amplias puede revisar gran parte del planeta con rapidez, pero cada píxel representa una superficie extensa. Otro que obtiene imágenes mucho más detalladas puede identificar una instalación, aunque cubre áreas menores o necesita que alguien le indique dónde observar.

TROPOMI, a bordo del satélite europeo Sentinel-5P, funciona como un cartógrafo global. Según la documentación del Observatorio Internacional de Emisiones de Metano de las Naciones Unidas, sus píxeles de metano miden aproximadamente 5,5 por 7 kilómetros y su tiempo de retorno es de cerca de un día. Esa cobertura resulta útil para encontrar grandes plumas y regiones con concentraciones anómalas.

Después entran en juego instrumentos de mayor resolución. Sentinel-2 puede analizar el terreno con píxeles de 20 metros para este tipo de observación. EMIT utiliza píxeles de unos 60 metros. Misiones hiperespectrales dirigidas, como PRISMA y EnMAP, pueden observar zonas seleccionadas con píxeles cercanos a 30 metros. El objetivo es reducir la búsqueda desde una región amplia hasta una instalación concreta.

Esta estrategia se conoce como detección y enfoque. Un cartógrafo global señala una zona de interés; luego se consultan imágenes de mayor resolución, se programa una nueva observación o se revisan archivos históricos. Ningún satélite cumple por sí solo todas las etapas.

Qué significa el límite de detección

La resolución espacial no indica por sí sola qué fuga puede descubrirse. Cada instrumento tiene un límite de detección que depende del sensor, la superficie, la atmósfera, el viento y el método de análisis. Una emisión inferior a ese límite puede existir aunque no aparezca en los datos.

La tabla técnica de Naciones Unidas estima un límite aproximado de 10 toneladas de metano por hora para TROPOMI, alrededor de una tonelada por hora para Sentinel-2 y cerca de 0,3 toneladas por hora para EMIT. Esos valores sirven para comparar capacidades generales, pero no son garantías aplicables a cada observación.

Una prueba científica con liberaciones controladas evaluó varios sistemas sin revelar previamente a los equipos la cantidad exacta emitida. GHGSat detectó en ese ensayo una emisión de unas 0,2 toneladas por hora, mientras varios equipos que analizaron Sentinel-2 identificaron una de aproximadamente 1,4 toneladas por hora. El estudio también encontró errores importantes en algunas estimaciones, especialmente cerca del límite de cada instrumento.

Por eso, la ausencia de una pluma en una imagen no demuestra que una instalación no emita metano. Puede significar que la emisión era demasiado pequeña, que ocurrió fuera del momento del sobrevuelo o que las condiciones impidieron observarla.

Cómo se calcula cuánto metano sale

Detectar una pluma y calcular su caudal son tareas diferentes. Para estimar la masa de metano liberada por hora, los investigadores combinan la concentración adicional observada en la pluma con su extensión y con información sobre la velocidad del viento.

El viento introduce una fuente importante de incertidumbre. Una misma cantidad de metano puede formar una pluma compacta con viento débil o dispersarse con mayor rapidez cuando el viento aumenta. En la prueba de liberaciones controladas, sustituir datos meteorológicos modelados por mediciones locales del viento cambió las estimaciones y mejoró el acuerdo promedio con las emisiones reales.

También influyen la dirección del viento, el nivel de metano de fondo, el relieve, la reflectividad del terreno y el algoritmo utilizado. Las cifras de caudal deben presentarse con márgenes de incertidumbre y, cuando sea posible, confirmarse mediante nuevas observaciones.

Las nubes, el agua y las fugas breves pueden ocultar emisiones

La mayoría de estos instrumentos depende de la luz solar reflejada. Las nubes bloquean la vista y la falta de iluminación limita las observaciones en determinadas latitudes y estaciones. Las superficies oscuras, el agua, los bosques densos, las montañas y las ciudades complejas también pueden dificultar la recuperación de la señal.

El horario de paso es otra limitación. Un satélite solo registra lo que ocurre mientras observa el lugar. Si una válvula libera gas durante unas horas y el evento termina antes del siguiente sobrevuelo, la fuga puede no quedar registrada. Las emisiones intermitentes requieren observaciones repetidas o sensores complementarios en tierra y aire.

Los satélites actuales son especialmente útiles para grandes fuentes puntuales. Muchas emisiones pequeñas quedan por debajo de sus umbrales y, sumadas, pueden representar una fracción considerable del problema. Una vigilancia completa necesita inventarios, sensores terrestres, inspecciones, aeronaves y satélites trabajando de manera conjunta.

De una señal en órbita a una reparación

Encontrar una pluma solo tiene valor climático si la información llega a quienes pueden actuar. El Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente creó el Sistema de Alerta y Respuesta al Metano, conocido como MARS, para conectar la detección con una respuesta concreta.

MARS utiliza datos de decenas de instrumentos. Primero identifica y atribuye las grandes emisiones; después notifica a gobiernos y empresas, solicita información sobre la respuesta y continúa observando el lugar cuando es posible. Sus datos se publican en la plataforma Eye on Methane.

La observación posterior es esencial. Si una pluma desaparece, puede ser compatible con una reparación, con el final de una operación programada o con condiciones que impidieron detectarla. La confirmación requiere contexto del operador y nuevas mediciones. El satélite aporta evidencia independiente, pero no explica por sí solo la causa de cada evento.

Qué pueden demostrar estos sistemas

Los satélites pueden revelar una concentración anómala, estimar el origen probable de una pluma, calcular un rango de emisión y comprobar si el fenómeno reaparece. También permiten revisar zonas remotas y comparar observaciones a lo largo del tiempo.

No pueden identificar automáticamente la pieza averiada, distinguir siempre una fuga accidental de una liberación operativa ni sustituir una inspección en el sitio. Tampoco convierten una detección aislada en un inventario completo de todas las emisiones de una empresa o un país.

Su mayor aporte consiste en hacer visibles grandes emisiones que antes podían pasar inadvertidas. Un cartógrafo global encuentra el área; un sensor detallado busca la instalación; los datos meteorológicos ayudan a estimar el caudal; y una inspección determina qué debe corregirse. Esa cadena convierte una huella espectral observada desde cientos de kilómetros de altura en información que puede guiar una reparación.

Fuentes principales

1. NASA/JPL. Methane “Super-Emitters” Mapped by NASA’s New Earth Space Mission. https://earth.jpl.nasa.gov/emit/news/23/methane-super-emitters-mapped-by-nasas-new-earth-space-mission/
2. ESA. Mapping high-resolution methane emissions from space. https://www.esa.int/Applications/Observing_the_Earth/Copernicus/Sentinel-5P/Mapping_high-resolution_methane_emissions_from_space
3. UNEP. Methane Alert and Response System (MARS). https://www.unep.org/topics/energy/methane/methane-alert-and-response-system-mars
4. UNEP. How MARS works. https://www.unep.org/topics/energy/methane/how-mars-works
5. UNEP IMEO. Frequently asked questions. https://methanedata.unep.org/frequently-asked-questions
6. Sherwin, E. D. et al. (2023). Single-blind validation of space-based point-source detection and quantification of onshore methane emissions. Scientific Reports. https://doi.org/10.1038/s41598-023-30761-2
7. Varon, D. J. et al. (2021). High-frequency monitoring of anomalous methane point sources with multispectral Sentinel-2 satellite observations. Atmospheric Measurement Techniques. https://doi.org/10.5194/amt-14-2771-2021
8. Thompson, D. R. et al. (2023). Attribution of individual methane and carbon dioxide emission sources using EMIT observations from space. Science Advances. https://doi.org/10.1126/sciadv.adh2391
9. Lauvaux, T. et al. (2022). Global assessment of oil and gas methane ultra-emitters. Science. https://doi.org/10.1126/science.abj4351

Nota visual: las imágenes creadas para este artículo serán ilustraciones. Las plumas coloreadas representarán datos procesados y no la apariencia visible del metano para el ojo humano.