Estimation of methane emissions using TROPOMI and divergence analysis: A top-down assessment of Ghana’s national-scale methane budget

Le méthane est un puissant gaz à effet de serre, invisible à l'œil nu mais suffisamment puissant pour piéger la chaleur dans l'atmosphère et alimenter le changement climatique. Bien que le dioxyde de carbone domine souvent la conversation, le méthane est bien plus efficace pour réchauffer la planète à court terme, ce qui fait de son contrôle une priorité critique pour les objectifs climatiques mondiaux. Dans de nombreuses parties du monde, en particulier dans les pays en développement, suivre l'origine de ce gaz est un casse-tête difficile. Les méthodes traditionnelles reposent sur le décompte des activités — comme le recensement du nombre de vaches ou la mesure de la consommation de carburant — et la multiplication de ces chiffres par des taux d'émission estimés. Cette approche, connue sous le nom d'inventaire « bottom-up » (ascendant), manque souvent sa cible car elle dépend de données incomplètes et de suppositions qui ne reflètent pas forcément la réalité du terrain. Pour obtenir une image plus claire, les scientifiques se tournent vers une approche « top-down » (descendante) : l'observation directe de l'atmosphère. En mesurant la concentration réelle de méthane dans l'air depuis l'espace, les chercheurs peuvent travailler à rebours pour déterminer la quantité de gaz libérée depuis la surface en dessous, offrant ainsi un contrôle direct de ce qui se passe dans le monde réel.

Dans une nouvelle étude axée sur le Ghana, les chercheurs Nadine Osei-Essah et Yuichi S. Hayakawa ont appliqué cette perspective basée sur les satellites pour cartographier, pour la première fois à l'échelle nationale, les émissions de méthane du pays. Ils ont utilisé les données du satellite Sentinel-5P, qui transporte un instrument appelé TROPOMI capable de détecter les molécules de méthane dans l'atmosphère. L'équipe ne s'est pas contentée de regarder où le gaz était le plus concentré ; elle a analysé comment le vent déplaçait ce gaz. En combinant les mesures de concentration de méthane du satellite avec des données éoliennes détaillées, ils ont utilisé une technique mathématique appelée analyse de divergence. Cette méthode consiste essentiellement à suivre la façon dont le gaz se propage à mesure qu'il voyage avec le vent. Si le vent emporte une plaque d'air à forte concentration de méthane loin d'une source, le changement de concentration à travers cette zone révèle l'intensité de l'émission située en dessous. Cette approche a permis aux scientifiques de contourner le besoin de capteurs au sol, qui sont rares dans la région, et de laisser plutôt l'atmosphère raconter l'histoire de l'origine du gaz.

Les résultats ont brossé un tableau distinct du paysage du méthane au Ghana, révélant une division claire entre le nord et le sud. Les données satellitaires ont montré que les concentrations de méthane étaient nettement plus élevées dans la partie sud du pays, particulièrement le long des régions côtières et dans le bassin du fleuve Volta. En revanche, les zones septentrionales présentaient des niveaux beaucoup plus bas. Les chercheurs ont constaté que les modèles de vent dans la région, poussés par la mousson ouest-africaine, poussaient généralement l'air du nord vers le sud et de l'est vers l'ouest. Ce mouvement aide à transporter les émissions de leurs sources, créant un flux que les scientifiques ont pu mesurer. La majeure partie du pays présentait des taux d'émission faibles à modérés, les flux restant généralement en dessous de 35 kilogrammes par kilomètre carré par heure. Ces niveaux suggèrent que les sources primaires sont probablement liées à l'agriculture, telle que la culture du riz et l'élevage, ainsi qu'à des activités humaines mixtes, plutôt qu'à de fuites industrielles massives ou à des « super-émetteurs » provenant d'infrastructures de combustibles fossiles. Cependant, l'étude a identifié quelques points chauds distincts avec des émissions beaucoup plus élevées, atteignant près de 88 kilogrammes par kilomètre carré par heure, concentrés dans les régions de Grand Accra, de l'Ouest et du Volta.

Lorsque les chercheurs ont comparé leurs chiffres dérivés des satellites avec l'inventaire national officiel, basé sur la méthode de décompte ascendante, une divergence significative est apparue. L'analyse satellitaire a suggéré que l'inventaire existant sous-estimait la quantité totale de méthane libérée. Les données satellitaires ont capturé une gamme plus large d'intensités d'émissions et ont montré que les émissions réelles étaient plus élevées que ce que les rapports traditionnels indiquaient. Cet écart n'est pas surprenant, étant donné que les inventaires ascendants peinent souvent à rendre compte de la nature complexe et diffuse des émissions dans les environnements tropicaux, où des facteurs tels que les zones humides et les pratiques agricoles dispersées peuvent libérer du gaz de manières difficiles à prédire avec des formules standards. L'étude a également souligné que la méthode satellitaire n'est pas parfaite ; la couverture nuageuse et les particules atmosphériques dans les zones côtières du sud ont parfois bloqué la vue du satellite, ce qui signifie que certaines zones à fortes émissions pourraient avoir été manquées ou sous-estimées. Malgré ces limites, l'étude confirme que les observations satellitaires, lorsqu'elles sont couplées à l'analyse du vent, constituent un outil puissant et nécessaire pour surveiller les gaz à effet de serre dans les régions où les données sont rares.

Les conclusions offrent une nouvelle base pour comprendre la contribution du Ghana aux niveaux mondiaux de méthane et soutiennent les efforts du pays pour respecter ses engagements climatiques. En démontrant que la technologie satellitaire peut réussir à cartographier les émissions dans une nation tropicale, l'étude fournit un cadre reproductible pour d'autres pays d'Afrique subsaharienne qui manquent de réseaux étendus de surveillance au sol. La recherche souligne que si les inventaires traditionnels fournissent une base de référence, ils ne racontent pas forcément toute l'histoire. L'atmosphère, lorsqu'elle est lue correctement, révèle une image plus complexe et souvent plus vaste des émissions, dictée par un mélange de zones humides naturelles et d'activités humaines. Alors que le monde cherche à réduire le méthane pour ralentir le changement climatique, ces perspectives descendantes deviennent essentielles pour vérifier les progrès et guider des politiques efficaces, garantissant que les efforts pour réduire les émissions soient basés sur ce qui se passe réellement dans l'air, et non seulement sur ce qui est consigné sur papier.