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

मीथेन एक शक्तिशाली ग्रीनहाउस गैस है, जो आँखों से दिखाई नहीं देती लेकिन वातावरण में गर्मी को रोकने और जलवायु परिवर्तन को बढ़ावा देने के लिए पर्याप्त शक्तिशाली है। जबकि कार्बन डाइऑक्साइड अक्सर चर्चाओं में हावी रहती है, मीथेन अल्पकाल में ग्रह को गर्म करने में कहीं अधिक कुशल है, जिससे इसका नियंत्रण वैश्विक जलवायु लक्ष्यों के लिए एक महत्वपूर्ण प्राथमिकता बन जाता है। दुनिया के कई हिस्सों में, विशेष रूप से विकासशील देशों में, यह पता लगाना कि यह गैस कहाँ से आ रही है, एक कठिन पहेली है। पारंपरिक तरीके गतिविधियों की गिनती पर निर्भर करते हैं—जैसे कि गायों की संख्या गिनना या ईंधन की खपत को मापना—और फिर उन संख्याओं को अनुमानित उत्सर्जन दरों से गुणा करना। यह दृष्टिकोण, जिसे 'बॉटम-अप इन्वेंटरी' (नीचे से ऊपर की ओर जाने वाली सूची) कहा जाता है, अक्सर लक्ष्य से चूक जाता है क्योंकि यह अधूरे डेटा और उन धारणाओं पर निर्भर करता है जो ज़मीनी वास्तविकता को प्रतिबिंबित नहीं कर पाते हैं। एक स्पष्ट तस्वीर पाने के लिए, वैज्ञानिक 'टॉप-डाउन' (ऊपर से नीचे की ओर जाने वाले) दृष्टिकोण की ओर मुड़ रहे हैं: स्वयं वायुमंडल को देखना। अंतरिक्ष से हवा में मीथेन की वास्तविक सांद्रता को मापकर, शोधकर्ता यह पता लगाने के लिए पीछे की ओर काम कर सकते हैं कि नीचे की सतह से कितनी गैस छोड़ी जा रही है, जो वास्तविक दुनिया में क्या हो रहा है, उसका एक सीधा प्रमाण प्रदान करता है।

घाना पर केंद्रित एक नए अध्ययन में, शोधकर्ताओं नादीन ओसेई-एसाह और यूइची एस. हायकावा ने देश के स्तर पर पहली बार घाना के मीथेन उत्सर्जन का मानचित्रण करने के लिए इस उपग्रह-आधारित परिप्रेक्ष्य का उपयोग किया। उन्होंने सेंटिनल-5पी (Sentinel-5P) उपग्रह के डेटा का उपयोग किया, जिसमें टोपोमरो (TROPOMI) नामक एक उपकरण है जो वायुमंडल में मीथेन अणुओं का पता लगाने में सक्षम है। टीम ने केवल यह नहीं देखा कि गैस कहाँ सबसे अधिक केंद्रित थी; उन्होंने यह भी विश्लेषण किया कि हवा उस गैस को कैसे ले जाती है। उपग्रह द्वारा मीथेन के स्तर के मापन को विस्तृत हवा के आंकड़ों के साथ जोड़कर, उन्होंने 'डाइवर्जेंस एनालिसिस' (विचलन विश्लेषण) नामक एक गणितीय तकनीक का उपयोग किया। यह विधि अनिवार्य रूप से यह ट्रैक करती है कि हवा के साथ यात्रा करते समय गैस कैसे फैलती है। यदि हवा उच्च मीथेन स्तर वाले हवा के पैच को किसी स्रोत से दूर ले जाती है, तो उस क्षेत्र में सांद्रता में होने वाला परिवर्तन नीचे के उत्सर्जन की शक्ति को प्रकट करता है। इस दृष्टिकोण ने वैज्ञानिकों को क्षेत्र में दुर्लभ ग्राउंड-बेस्ड सेंसरों की आवश्यकता को दरकिनार करने की अनुमति दी, और इसके बजाय वायुमंडल को ही यह बताने दिया कि गैस कहाँ से आ रही है।

परिणामों ने घाना के मीथेन परिदृश्य की एक स्पष्ट तस्वीर पेश की, जिसमें उत्तर और दक्षिण के बीच एक स्पष्ट विभाजन दिखाई दिया। उपग्रह डेटा से पता चला कि देश के दक्षिणी भाग में, विशेष रूप से तटीय क्षेत्रों और वोल्टा नदी बेसिन में मीथेन की सांद्रता काफी अधिक थी। इसके विपरीत, उत्तरी क्षेत्रों में बहुत कम स्तर देखे गए। शोधकर्ताओं ने पाया कि क्षेत्र में हवा के पैटर्न, जो पश्चिम अफ्रीकी मानसून द्वारा संचालित होते हैं, आम तौर पर हवा को उत्तर से दक्षिण और पूर्व से पश्चिम की ओर धकेलते हैं। इस गति ने उत्सर्जन को उनके स्रोतों से लाने में मदद की, जिससे एक प्रवाह बना जिसे वैज्ञानिक माप सके। देश के अधिकांश हिस्से में निम्न से मध्यम उत्सर्जन दर देखी गई, जहाँ फ्लक्स (प्रवाह) आमतौर पर 35 किलोग्राम प्रति वर्ग किलोमीटर प्रति घंटा से नीचे रहा। ये स्तर बताते हैं कि प्राथमिक स्रोत संभवतः कृषि से संबंधित हैं, जैसे कि चावल की खेती और पशुपालन, साथ ही मिश्रित मानवीय गतिविधियाँ, न कि जीवाश्म ईंधन बुनियादी ढांचे से होने वाले बड़े औद्योगिक रिसाव या अत्यधिक उत्सर्जन। हालाँकि, अध्ययन ने कुछ विशिष्ट 'हॉटस्पॉट्स' की पहचान की जहाँ उत्सर्जन बहुत अधिक था, जो ग्रेटर अकरा, वेस्टर्न और वोल्टा क्षेत्रों में केंद्रित होकर लगभग 88 किलोग्राम प्रति वर्ग किलोमीटर प्रति घंटा तक पहुँच गया।

जब शोधकर्ताओं ने अपने उपग्रह-व्युत्पन्न आंकड़ों की तुलना आधिकारिक राष्ट्रीय इन्वेंटरी से की, जो बॉटम-अप गिनती पद्धति पर आधारित है, तो एक महत्वपूर्ण विसंगति सामने आई। उपग्रह विश्लेषण ने सुझाव दिया कि मौजूदा इन्वेंटरी कुल उत्सर्जित होने वाली मीथेन की मात्रा का कम आकलन कर रही थी। उपग्रह डेटा ने उत्सर्जन की तीव्रता की एक विस्तृत श्रृंखला को कैप्चर किया और दिखाया कि वास्तविक उत्सर्जन पारंपरिक रिपोर्टों द्वारा संकेतित स्तरों से अधिक था। यह अंतर आश्चर्यजनक नहीं है क्योंकि बॉटम-अप इन्वेंटरी अक्सर उष्णकटिबंधीय वातावरणों में उत्सर्जन की जटिल और विसरित प्रकृति को समझाने में संघर्ष करती है, जहाँ आर्द्रभूमि (wetlands) और बिखरी हुई कृषि पद्धतियों जैसे कारक गैस को ऐसे तरीकों से छोड़ सकते हैं जिन्हें मानक सूत्रों के साथ अनुमानित करना कठिन होता है। अध्ययन ने यह भी रेखांकित किया कि उपग्रह पद्धति पूर्ण नहीं है; दक्षिणी तटीय क्षेत्रों में बादलों का आवरण और वायुमंडलीय कण कभी-कभी उपग्रह के दृश्य को बाधित करते थे, जिसका अर्थ है कि कुछ उच्च-उत्सर्जन वाले क्षेत्रों को छोड़ा गया होगा या उनका कम आकलन किया गया होगा। इन सीमाओं के बावजूद, अध्ययन पुष्टि करता है कि जब हवा के विश्लेषण के साथ जोड़ा जाता है, तो उपग्रह अवलोकन, डेटा-दुर्बल क्षेत्रों में ग्रीनहाउस गैसों की निगरानी के लिए एक शक्तिशाली और आवश्यक उपकरण प्रदान करते हैं।

ये निष्कर्ष ग्लोबल मीथेन स्तरों में घाना के योगदान को समझने के लिए एक नया आधार प्रदान करते हैं और वैश्विक जलवायु प्रतिबद्धताओं को पूरा करने के प्रयासों का समर्थन करते हैं। यह प्रदर्शित करके कि उपग्रह तकनीक सफलतापूर्वक एक उष्णकटिबंधीय राष्ट्र में उत्सर्जन का मानचित्रण कर सकती है, यह अध्ययन अन्य उप-सहारा अफ्रीकी देशों के लिए एक अनुकरणीय ढांचा प्रदान करता है जिनके पास व्यापक जमीनी निगरानी नेटवर्क की कमी है। अनुसंधान इस बात पर जोर देता है कि जबकि पारंपरिक इन्वेंटरी एक आधार प्रदान करती हैं, वे पूरी कहानी नहीं बता सकती हैं। वायुमंडल, जब सही ढंग से पढ़ा जाता है, तो उत्सर्जन की एक अधिक जटिल और अक्सर बड़ी तस्वीर प्रकट करता है, जो प्राकृतिक आर्द्रभूमि और मानवीय गतिविधियों के मिश्रण से संचालित होती है। जैसे-जैसे दुनिया जलवायु परिवर्तन को धीमा करने के लिए मीथेन को कम करने की कोशिश कर रही है, ये टॉप-डाउन अंतर्दृष्टि प्रगति को सत्यापित करने और प्रभावी नीति को निर्देशित करने के लिए आवश्यक होती जा रही हैं, यह सुनिश्चित करती है कि उत्सर्जन को कम करने के प्रयास केवल कागज़ पर दर्ज किए गए आंकड़ों पर नहीं, बल्कि वास्तव में हवा में जो हो रहा है, उस पर आधारित हों।