📄 علوم الأرض

Comparison of Production-Based and Direct Measurement Approaches for Estimating Methane Emissions from Underground Coal Mines

باستخدام مجموعة بيانات عالية الدقة من أربعة مناجم فحم تحت الأرض في بولندا، تُظهر هذه الدراسة أن قياسات الميثان المباشرة توفر تقديرات للانبعاثات أكثر قوة ودقة من حيث التوقيت مقارنة بعوامل الإنتاج، بينما تُظهر أيضاً أن تطبيق هذه العوامل على صافي إنتاج الفحم بدلاً من إجمالي الإنتاج يقلل من أخطاء التقدير.

المؤلفون الأصليون: Justyna Swolkień, Jarosław Nęcki, Nikodem Szlązak, Kushal Tibrewal, Robert Field

نُشر 2026-10-12

📖 4 دقيقة قراءة☕ قراءة في استراحة قهوة

CC BY 4.0

المؤلفون الأصليون: Justyna Swolkień, Jarosław Nęcki, Nikodem Szlązak, Kushal Tibrewal, Robert Field

البحث الأصلي مرخَّص بموجب CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). ✨ هذا شرح مولَّده بالذكاء الاصطناعي للبحث أدناه. لم يكتبه المؤلفون ولم يصادقوا عليه. وللتحقق من الدقة التقنية، يرجى الرجوع إلى البحث الأصلي. اقرأ إخلاء المسؤولية الكامل

في أعماق الأرض، حيث يحفر عمال المناجم بحثاً عن الفحم، يُحبس غاز قوي يُسمى الميثان داخل طبقات الصخور. ومع تكسير الأرض وانخفاض الضغط، يتسرب هذا الغاز من الفحم والصخور المحيطة به. وللحفاظ على سلامة الهواء للعمال، تضخ المناجم كميات هائلة من الهواء عبر الأنفاق لكتسح الغاز بعيداً، وتطلقه في الغلاف الجوي. وتعد هذه العملية مصدراً رئيسياً لغازات الاحتباس الحراري، التي تحبس الحرارة وتؤدي إلى دفء الكوكب. ولهذا السبب، تحتاج الحكومات والعلماء إلى معرفة كمية الميثان المنبعثة بدقة لتتبع التقدم في إبطاء تغير المناخ. حالياً، توجد طريقتان رئيستان لمعرفة هذه الأرقام؛ تعتمد الطريقة الأولى على عملية حسابية بسيطة: وهي أخذ إجمالي كمية الفحم التي ينتجها المنجم وضربها في رقم معياري يقدر كمية الغاز التي تخرج عادةً من ذلك النوع من الفحم. أما الطريقة الأخرى، فتتضمن وضع أجهزة استشعار مباشرة في المنجم لقياس الغاز أثناء تدفقه ثانية بثانية. وبينما تعد الطريقة الأولى سهلة الاستخدام للمناطق الكبيرة، إلا أنها تعتمد على متوسطات قد لا تناسب كل منجم على حدة. أما الطريقة الثانية، فهي أصعب في التنفيذ، لكنها تقدم نظرة مباشرة على الواقع.

قرر فريق من الباحثين من بولندا والأمم المتحدة اختبار مدى توافق هذين النهجين في العالم الحقيقي. وقد ركزوا على أربعة مناجم فحم نشطة تحت الأرض في حوض سيليسيا العليا للفحم، وهي منطقة معروفة بمناجمها العميقة والغنية بالغاز. وبدلاً من انتظار التقرير السنوي، جمع العلماء بيانات عالية الدقة من عام 2024، من خلال النظر في أرقام الإنتاج الشهرية والقياسات المباشرة للغاز المتدفق من فتحات التهوية وأنظمة التصريف. أرادوا معرفة ما إذا كان الحساب البسيط القائم على إنتاج الفحم يمكنه التنبؤ بدقة بما ترصده أجهزة الاستشعار فعلياً. وأظهرت النتائج انقساماً واضحاً؛ فبالنسب بالنسبة لبعض المناجم، كان الحساب القائم على إنتاج الفحم قريباً من الحقيقة، ولكن بالنسبة لمناجم أخرى، كان بعيداً تماماً عن الواقع. ففي اثنين من المناجم، قللت الحسابات المعيارية باستمرار من كمية الغاز المنبعثة بنسبة تقارب النصف. وفي منجم آخر، تذبذب الحساب صعوداً وهبوطاً، حيث كان يبالغ أحياناً في تقدير الانبعاثات ويقلل منها أحياناً أخرى، وذلك ببساطة لأن كمية الفحم المستخرج كانت تتغير من شهر لآخر.

كشفت الدراسة أن المشكلة تكمن في كيفية بناء هذا الحساب. فالطريقة المعيارية تقسم إجمالي الغاز على كمية الفحم القابل للبيع المنتجة. ومع ذلك، وجد الباحثون أن الميثان لا ينبعث من الفحم نفسه فحسب، بل من كتلة الصخور بأكملها التي يتم تحريكها أثناء التعدين، بما في ذلك الصخور العادمة التي تُزال مع الفحم. وعندما غير الباحثون حساباتهم لتستخدم الوزن الإجمالي لكل ما تم استخراجه — أي الفحم والصخور العادمة معاً — أصبحت التقديرات أكثر استقراراً ودقة. وقد أظهر هذا التغيير أن الطريقة التقليدية، التي تحصي المنتج النهائي فقط، يمكن أن تجعل كثافة الغاز تبدو أعلى أو أقل بكثير مما هي عليه في الواقع، اعتماداً على كمية الصخور العادمة الموجودة في المزيج في ذلك الشهر. وفي المقابل، قدمت القياسات المباشرة قصة متسقة لا تعتمد على كمية الفحم المباع.

كما قارن الباحثون بياناتهم الميدانية بالتقديرات المستمدة من الفضاء عبر الأقمار الصناعية. وبينما تعد الأقمار الصناعية أداة جديدة قوية لرصد سحب الغاز، وجدت الدراسة أنها لا تزال تكافح لمطابقة دقة أجهزة الاستشعار الأرضية، خاصة عند محاولة تقدير إجمالي الانبعاثات السنوية لمنجم واحد. فقد تباينت أرقام الأقمار الصناعية بشكل كبير بناءً على عدد المرات التي مر فيها القمر الصناعي فوق المنجم وما إذا كان قد رصد سحابة غاز أم لا. وهذا يسلط الضوء على أنه بينما تتحسن المراقبة من الفضاء، إلا أنها لا تستطيع بعد استبدال البيانات المستمرة والمفصلة التي تُجمع مباشرة من المصدر. وتشير النتائج إلى أنه بالنسبة للدول التي تحاول الالتزام بالقواعد الصارمة الجديدة بشأن الإبلاغ عن الميثان، فإن الاعتماد على المتوسطات البسيطة القائمة على إنتاج الفحم ليس كافياً. وللحصول على صورة حقيقية للانبعاثات، تحتاج المناجم إلى الانتقال نحو أنظمة مراقبة مستمرة ومباشرة. ومن شأن هذا التحول أن يوفر سجلاً أوضح وأكثر صدقاً للغاز المنبعث، مما يساعد في ضمان أن الجهود المبذولة للحد من التلوث تستند إلى الواقع وليس إلى تقديرات يمكن أن تتأثر بسهولة بالتغيرات في الإنتاج أو الجيولوجيا.

أبحاث مشابهة