Томографический измеритель концентрации метана на приземных трассах

Аннотация

С помощью созданного макета дистанционного лидара для измерения концентрации метана проведено исследование распределения метана вдоль трассы длиной ~ 2.25 км с целью локализации выбросов газа и контроля утечек в неблагоприятных зонах. Макет лидара, работающий на длине волны 1653 нм, включал в себя мощный рамановский усилитель и позволял измерять расстояние до точки отражения с точностью не хуже 50 метров. Лидар сканировал трассу, начиная с коротких дистанций и заканчивая измерения на всей измеряемой трассе. Трасса включала в себя ближнюю зону с современной многоэтажной застройкой без газовой инфраструктуры, среднюю зону с многоэтажной застройкой и газовой инфраструктурой, а также протяженный лесной массив, заканчивающийся оживленной трассой с интенсивным автомобильным движением. То есть, была возможность оценки вклада каждой зоны на фоновую концентрацию метана по трассе. Наблюдения велись в течение зимнее весеннего периода и проводились в различное время суток при погодных условиях, которые фиксировались. Обработка результатов показала существенно-различный вклад каждой из зон в среднюю концентрацию на трассе. Особенно большим оказался вклад средней зоны с многоэтажной застройкой, оборудованной газовой инфраструктурой, что позволяет говорить о возможной утечке газа из газораспределительной системы в данном районе. В среднем концентрация фона метана на данной трассе повторила величину, измеренную в 2023 году в такой же сезонный период 2023 года.

• томографический метод
• лидар
• атмосфера
• концентрация
• метан
• разрешающая способность
• утечки газа

Abstract (in English)

Tomographic meter of methane concentration on surface routers

Using a prototype of a remote lidar created in the laboratory for measuring methane concentration, a study of the distribution of methane along a route ~ 2.25 km long was carried out in order to localize gas emissions and control leaks in unfavorable areas. The lidar prototype, operating at a wavelength of 1653 nm, included a powerful Raman amplifier and made it possible to measure the distance to the reflection point with an accuracy of no worse than 50 meters. The lidar scanned the track, starting from short distances and ending with measurements along the entire measured track. The route included a near zone with modern multi-storey buildings without gas infrastructure, a middle zone with multi-storey buildings and gas infrastructure, as well as an extended forest area ending with a busy highway with heavy traffic. That is, it was possible to assess the contribution of each zone to the background methane concentration along the route. Observations were carried out during the winter-spring period and were carried out at different times of the day under weather conditions that were recorded. Processing of the results showed a significantly different contribution of each zone to the average concentration on the route. The contribution of the middle zone with multi-storey buildings equipped with gas infrastructure turned out to be especially large, which suggests a possible gas leak from the gas distribution system in this area. On average, the background concentration of methane on this route repeated the value measured in 2023 during the same seasonal period in 2023.

Для цитирования

Литература

1. Siddans R. et al. Global height-resolved methane retrievals from the Infrared Atmospheric Sounding Interferometer (IASI) on MetOp // Atmospheric Measurement Techniques. - 2017. - Т. 10. - №. 11. - С. 4135-4164.
2. Weidmann D. et al. The methane isotopologues by solar occultation (miso) nanosatellite mission: spectral channel optimization and early performance analysis // Remote Sensing. - 2017. - Т. 9. - №. 10. - С. 1073.
3. Информационное агентство "Интер Райт". Спутник "Мерлин" измерит содержание метана и углекислого газа в атмосфере Земли. URL: https://inright.ru/news/science/20100920/id_4139
4. Пергам-Инжиниринг. Услуги по поиску и инвентаризации выбросов метана. URL: https://www.pergam.ru/services/poisk-utechek-metana
5. CBC/Radio-Canada. Canadian satellite detects huge burst of methane from Russian coal mine: https://www.cbc.ca/news/science/russia-methane-leak-1.6489675
6. Григорьевский В.И. и др. Лидарный мониторинг фоновой концентрации метана на северо-востоке московской области // Журнал радиоэлектроники. - 2023. - №. 11.