Супутники допомагають точно оцінити викиди парникових газів у містах

Міста відіграють критично важливу роль у боротьбі зі зміною клімату, оскільки саме урбанізовані території генерують близько 75 відсотків глобальних викидів вуглекислого газу. Метушня та активність міст значною мірою залежить від викопного палива, що робить урбанізовані зони ключовими гравцями у вирішенні проблеми глобальних викидів парникових газів. За прогнозами, міське населення продовжуватиме зростати в найближчі десятиліття, що лише посилює важливість контролю за викидами у містах.

Члени групи кліматичного лідерства C40 Cities, мережі з майже ста міст, які разом формують 20 відсотків світового валового внутрішнього продукту, взяли на себе зобов'язання спільно працювати над скороченням міських викидів парникових газів. Більшість міст у цій мережі пообіцяли досягти нульових чистих викидів до 2050 року.

Щоб виконати ці зобов'язання, містам необхідно точно відстежувати рівні своїх викидів. До цього часу політики у глобальних містах покладалися на підхід «знизу вгору», оцінюючи рівні викидів на основі даних про діяльність, таких як продажі бензину, та відповідних коефіцієнтів викидів, наприклад, кількості кілограмів вуглецю, що виділяється при спалюванні галона бензину. Однак попередні дослідження виявили певні регіональні відмінності в оцінках викидів залежно від того, які набори даних використовуються, особливо в певних географічних локаціях.

Команда дослідників на чолі з Ан та колегами спробувала підхід «зверху вниз», використовуючи космічні спостереження для оцінки викидів у 54 містах, що входять до мережі C40. Вони використали дані з місії NASA Orbiting Carbon Observatory 3, яка працює на борту Міжнародної космічної станції, для збору високоточних даних над глобальними містами.

Обсерваторія OCO-3 використовує пару дзеркал, яка називається збіркою навідного дзеркала, для сканування рівнів вуглекислого газу в атмосфері, коли Міжнародна космічна станція пролітає над цільовим містом. Ця технологія дозволяє отримувати детальні дані про концентрацію вуглекислого газу з високою просторовою роздільною здатністю.

Дослідники виявили, що для 54 міст супутникові оцінки збігаються з оцінками «знизу вгору» з точністю до 7 відсотків. Це досить високий показник точності, який свідчить про надійність космічних спостережень для моніторингу міських викидів. На основі своїх вимірювань дослідники також виявили цікаві закономірності у точності традиційних методів оцінки.

Виявилося, що методи «знизу вгору» мають тенденцію переоцінювати викиди для міст у центральній Східній, Південній та Західній Азії. Водночас ці самі методи схильні недооцінювати викиди для міст в Африці, Східній та Південно-Східній Азії, Океанії, Європі та Північній Америці. Ці розбіжності можуть бути пов'язані з різною якістю даних про діяльність, доступних у різних регіонах, або з особливостями місцевих економік та інфраструктури.

Команда також дослідила зв'язок між викидами, економікою та населенням міст. Результати показали деякі несподівані закономірності. Дослідники виявили, що багатші міста мають тенденцію до менш вуглецевоємних економік. Наприклад, північноамериканські міста викидають 0,1 кілограма вуглекислого газу в межах своїх кордонів на один долар США економічного виробництва, тоді як африканські міста викидають 0,5 кілограма вуглекислого газу на долар США. Це п'ятикратна різниця, яка відображає різницю в технологічному розвитку, енергоефективності та структурі економіки.

Ще одне цікаве відкриття стосується залежності викидів від розміру міста. Дослідники встановили, що мешканці більших міст викидають менше вуглекислого газу на душу населення. Міста з населенням менше п'яти мільйонів людей викидають 7,7 тонни вуглекислого газу на особу щорічно, тоді як міста з населенням понад 20 мільйонів людей викидають лише 1,8 тонни на особу. Це більш ніж чотириразова різниця, яка може пояснюватися кращою інфраструктурою громадського транспорту у великих містах, вищою щільністю забудови та більшою енергоефективністю.

Така закономірність суперечить поширеному уявленню про те, що великі міста є основними забруднювачами. Насправді, хоча великі міста й виробляють більше загальних викидів через велику кількість населення та економічної діяльності, у перерахунку на одного мешканця вони виявляються більш ефективними. Це може бути пов'язано з економією від масштабу, коли централізовані системи опалення, охолодження та транспорту працюють ефективніше у великих містах.

Автори дослідження зазначають, що їхні висновки демонструють, як супутникові дані можуть допомогти містам краще відстежувати викиди, покращити прозорість глобального моніторингу та підтримати зусилля глобальних міст щодо пом'якшення викидів. Використання космічних технологій для моніторингу викидів має кілька переваг порівняно з традиційними методами.

По-перше, супутникові спостереження забезпечують незалежну перевірку даних, отриманих методами «знизу вгору». Це особливо важливо для міжнародних угод щодо клімату, де необхідна прозорість та можливість перевірки заявлених скорочень викидів. По-друге, космічні спостереження можуть охоплювати міста в регіонах, де наземні дані про діяльність є неповними або ненадійними. По-третє, супутникові вимірювання можуть виявляти джерела викидів, які не враховуються в традиційних інвентаризаціях.

Дослідження було опубліковане у науковому журналі AGU Advances у 2025 році. Робота демонструє зростаючу роль космічних технологій у моніторингу навколишнього середовища та боротьбі зі зміною клімату. У міру того, як все більше міст беруть на себе амбітні зобов'язання щодо скорочення викидів, потреба в точних та надійних інструментах моніторингу лише зростатиме.

Результати цього дослідження можуть мати важливі наслідки для глобальної кліматичної політики. Вони показують, що супутникові дані можуть стати важливим інструментом для перевірки виконання кліматичних зобов'язань та виявлення областей, де необхідні додаткові зусилля. Крім того, виявлені закономірності щодо вуглецевоємності економік різних регіонів та ефективності великих міст можуть допомогти у розробці більш ефективних стратегій скорочення викидів.