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Technologie satellitaire : Suivi et réduction des émissions de méthane
Suivi du bon indicateur de réchauffement climatique
Lorsqu’il s’agit du changement climatique induit par les gaz à effet de serre, l’attention du public est principalement axée sur le CO2, car c’est de loin l’émission la plus durable, restant stable dans l’atmosphère et augmentant la température mondiale.
Mais un autre facteur clé est le méthane, un gaz à effet de serre très puissant, principalement libéré à partir de fuites dans les champs de charbon, de gaz et de pétrole. Évaluer correctement et réduire les émissions de méthane sera crucial pour réduire les émissions de gaz à effet de serre.
Cependant, cela est plus facile à dire qu’à faire, avec des émissions provenant de champs de pétrole et de gaz dans des zones reculées ou de fuites diffuses de grandes mines de charbon, ou même d’opérations agricoles et de fonte du pergélisol.
C’est pourquoi un réseau croissant de capteurs spatiaux est en cours de construction pour mesurer les émissions de méthane. Ces constellations de satellites peuvent détecter le méthane directement depuis l’espace, sur une vaste surface à la fois, et évaluer avec précision la situation.
À mesure que cet outil devient de plus en plus précis et produit une couverture en temps réel de la Terre, des données de haute qualité sur la chronologie et la quantité des émissions de méthane sont disponibles.
Émissions de méthane 101
Pourquoi suivre les émissions de méthane ?
Le CO2 est le principal facteur des émissions de gaz à effet de serre, car c’est le plus abondant et également celui qui est le plus produit par les activités humaines.
Cependant, le méthane, un autre gaz à effet de serre massivement produit par la civilisation humaine, est beaucoup plus puissant dans sa capacité à piéger la chaleur (effet de serre). Il est 28-34 fois plus puissant que le CO2 pour piéger la chaleur sur une période de 100 ans. Sur une échelle de temps plus courte de 20 ans, il est plus de 80 fois plus puissant.
Donc, même si le CO2 pourrait être le chiffre qui compte pour l’augmentation à long terme des températures, le méthane a un impact important sur l’effet de réchauffement immédiat.
Le problème supplémentaire est que les boucles de rétroaction peuvent accélérer le réchauffement. Par exemple, le réchauffement fait fondre le sol gelé dans les régions du nord comme le Canada et la Sibérie, ce qui entraîne la libération de plus de méthane, et le sol plus sombre absorbe plus de chaleur.
Donc, des niveaux élevés de méthane à court terme peuvent créer un réchauffement à court terme, qui aura ensuite un effet à long terme sur la température mondiale par l’accélération des boucles de rétroaction, créant des changements durables et potentiellement irréversibles dans la température mondiale.
Donc, même si, heureusement, la durée de vie atmosphérique est en moyenne de seulement 12 ans (puis se décompose en CO2), il est loin d’être seulement un effet transitoire que les molécules de méthane peuvent avoir sur le climat.
Comme les émissions de méthane augmentent même plus rapidement que les émissions de CO2 au cours des dernières années, une action urgente est requise, ce qui nécessite une image claire de l’endroit d’où provient le méthane.
Source: IEA
Comment le méthane est-il mesuré ?
Pour la mesure locale, la concentration de méthane peut être mesurée avec divers capteurs utilisant différentes méthodes de détection comme l’ionisation de la flamme, les lasers, les perles catalytiques, etc.
Mais pour la mesure à plus grande échelle, les capteurs infrarouges sont généralement préférés, car ils peuvent détecter les panaches de méthane en détectant la capacité du méthane à absorber des longueurs d’onde spécifiques dans le spectre infrarouge, dans la plage des infrarouges à ondes courtes (SWIR).
Pour des échelles de détection encore plus grandes, les satellites doivent déployer des mesures encore plus précises. Donc, même si le principe général est souvent de détecter le changement d’absorption dans la plage SWIR, des technologies supplémentaires sont maintenant déployées.
Une méthode est les capteurs multispectraux qui ont quelques bandes de détection larges. Même si ce n’est pas spécifique à la détection du méthane, des capteurs comme ceux du Sentinel-2 et du Landsat-8 peuvent détecter les grands “super-émetteurs” en comparant la réflexion à travers leurs bandes SWIR. C’est suffisant pour une estimation grossière et la détection des émissions plus importantes, mais cela est inadéquat pour une mesure précise et des sources d’émissions plus petites, ce qui manque donc une partie importante de l’image globale.
Une autre méthode consiste à utiliser des interféromètres d’imagerie, qui combinent des sources de lumière pour créer des motifs d’interférence. Cela permet une détection haute résolution du méthane à partir de petits satellites, et c’est la méthode notoirement utilisée par la constellation de satellites GHGSat (voir ci-dessous).
Enfin, les capteurs hyperspectraux peuvent être utilisés, qui capturent des données sur des centaines ou des milliers de bandes spectrales étroites et contiguës. De cette façon, il couvre tout le visible, le proche infrarouge et les infrarouges à ondes courtes, créant des “empreintes digitales” spectrales uniques pour chaque pixel, permettant une identification détaillée des matériaux qui composent l’atmosphère à différentes altitudes, y compris le méthane. C’est la méthode la plus avancée, et elle est déployée dans PRISMA (Italie) et EnMAP (Allemagne).
Avec ces nouvelles méthodes, la détection de méthane par satellite devient de plus en plus précise, permettant ainsi des politiques plus efficaces.
Principales initiatives de suivi du méthane
Un grand tableau de détection de méthane basée sur les satellites est en cours de construction ou de lancement, créant une trame dense de détecteurs d’émissions de méthane, chacun avec ses propres spécifications techniques et utilisations de niche utiles.
Certains sont des initiatives commerciales, d’autres font partie de programmes de recherche publics sur le changement climatique, et d’autres sont liés à des partenariats public-privés mixtes.
Source: MethaneSAT
GHGSat
GHGSat gère actuellement la plus grande constellation commerciale pour la détection du méthane et du CO2, avec 16 satellites en orbite d’ici 2026.
La technologie de l’entreprise est capable de détecter les émissions de méthane à une résolution aussi petite que 25 mètres (82 pieds), ce qui lui permet de pointer les puits de gaz et de pétrole individuels.
L’entreprise a développé le premier capteur pour les petits satellites qui peut détecter les émissions de méthane (CH4). Ces interféromètres d’imagerie brevetés conviennent à des satellites très petits (et donc moins chers) mesurant seulement 20 x 30 x 40 cm (7,8 x 11,8 x 15,7 pouces).
Source: GHGSat
C’était un remarquable exploit technique de GHGSat, car ils ont développé cette capacité avec moins de 1 % de l’investissement des autres sociétés de satellites. Et cela a créé une capacité d’observation 100 fois plus précise que de nombreux autres satellites, capable de détecter le méthane de manière fiable.
Au total, l’entreprise a détecté 534 MTCO2e/yr d’émissions de méthane avec ses satellites.
Source: GHGSat
L’entreprise ne surveille pas seulement le méthane, mais également le CO2 avec GHGSat-C10 ‘Vanguard’, le premier capteur de CO2 haute résolution commercial. Il permet des mesures précises à partir de sites à forte intensité de carbone jusqu’à 25 m au sol.
“Nos satellites haute résolution ont aidé à mettre le méthane – un gaz à effet de serre qui était hors de vue et hors de l’esprit – au sommet de l’agenda climatique. Pour la première fois, les exploitants de laminoirs, de centrales électriques et de complexes pétrochimiques auront accès à une surveillance et à des données d’émissions indépendantes, précises et standardisées au niveau mondial. ”
Enfin, l’entreprise effectue également des mesures aériennes, avec une étude linéaire capable de réaliser jusqu’à 800 km/jour à une altitude de 3 000 m (500 miles – 10 000 pieds d’altitude). Cette mesure peut détecter et mesurer les émissions de méthane à partir de sources individuelles jusqu’à 10 kg/h, affinant ainsi la détection effectuée par les satellites.
Dans l’ensemble, des capteurs peu coûteux et petits qui sont également suffisamment précis sont probablement la voie à suivre pour une surveillance appropriée des émissions de méthane, car des survols réguliers et une couverture constante sont nécessaires pour mesurer correctement les émissions réelles. De plus, le fait de le faire depuis l’espace ou en vol réduit les coûts et améliore la sécurité, car aucun accès aux sites analysés n’est requis.
MethaneSAT
Lancé en 2024, ce satellite est conçu pour combler le fossé entre la cartographie régionale et l’imagerie de précision, afin qu’il puisse suivre à la fois les grands émetteurs et les sources dispersées plus petites.
Les données de MethaneSAT montrent les émissions sur une vaste région représentée sur une carte thermique en grille. Ce sont des émissions de zone dispersée ou des sources dispersées. Les cellules de grille ont des tailles telles que 4 km x 4 km ou 5 km x 5 km.
Il peut pointer la source émettant du méthane à 500 kg/h. C’est suffisant pour rendre compte de plus de 80 % des émissions de méthane associées à la production de pétrole et de gaz dans le monde.
Là où MethaneSAT est plus faible en résolution, il surpasse en précision, avec une détection de méthane excédentaire à 3 ppb (parties par milliard), la précision la plus élevée par rapport aux autres satellites en orbite, grâce à deux spectromètres passifs à infrarouge Littrow détectant l’oxygène, le CO2 et le méthane. Cela a démontré l’importance de mesurer les petites émissions de méthane, et pas seulement les soi-disant “super-émetteurs”.
“70 % des environ 15 millions de tonnes métriques de méthane provenant des activités pétrolières et gazières à terre aux États-Unis chaque année proviennent de sources dispersées plus petites de moins de 100 kilogrammes de méthane par heure. Près d’un tiers (30 %) proviennent de sites libérant moins de 10 kilogrammes par heure.”
D’ici la fin de 2025, l’équipe de MethaneSAT avait acquis des données sur 41 bassins pétroliers et gaziers dans le monde, couvrant 25 pays et 50 % de la production de pétrole et de gaz à terre dans le monde. Près de 800 chercheurs, analystes et utilisateurs techniques de l’industrie, du gouvernement, de l’université et des ONG ont eu accès à nos données de niveau 3 et 4 sur les plateformes Google.
Vous pouvez voir un aperçu de cette capacité sur la page associée du moteur de recherche Google Earth Engine Apps.
Carbon Mapper
Carbon Mapper est le résultat d’un partenariat public-privé unique lancé en 2019 pour développer et déployer deux satellites avec des capacités pour détecter et quantifier le méthane et le CO2 des super-émetteurs.
Le projet est financé par une organisation à but non lucratif 501 (c) (3), Carbon Mapper, qui repose sur la générosité de donateurs philanthropiques.
Sur le plan technique, des organisations comme le Laboratoire de propulsion à réaction de la NASA (JPL), Planet Labs PBC, la Commission des ressources aériennes de Californie (CARB), l’Université de l’Arizona, l’Université d’État de l’Arizona, l’Université Stanford, l’Université Harvard, l’Université du Michigan et RMI ont contribué leur expertise.
Sur le plan financier et philanthropique, on trouve la High Tide Foundation, les philanthropies Bloomberg et la Fondation Grantham pour la protection de l’environnement.
“Avec le lancement de notre premier satellite, Carbon Mapper, et nos partenaires travaillent pour accroître la disponibilité des données publiques pour accélérer la réduction des émissions dans le monde.”
Les satellites sont équipés pour détecter les panaches de méthane, par exemple, à partir de pipelines ou de torches, avec des taux d’émission aussi bas que 70 kg/h dans des conditions modérées (limite de détection prévue d’environ 100 kg/h).
L’instrument sur le satellite Tanager-1 de Planet représente la technologie de spectromètre d’imagerie de 5e génération, conçue par le JPL de la NASA.
Source: Carbon Mapper
Avant le lancement du premier satellite en 2024, Carbon Mapper utilisait des spectromètres d’imagerie à bord d’avions pour détecter les super-émetteurs de méthane, notamment AVIRIS-NG de la NASA, JPL et le Global Airborne Observatory de l’Université d’État de l’Arizona (ASU).
AIRMO
AIRMO est une initiative allemande qui développe une constellation de satellites qui utilisera une combinaison unique de capteurs LiDAR et SWIR (infrarouge à ondes courtes) pour suivre le méthane même à travers les nuages ou la nuit.
Le spectromètre pushbroom SWIR sera capable de détecter les colonnes de méthane avec une résolution d’échantillonnage au sol de ~ 50 mètres à travers les pistes à une altitude de 500 km. Le système de micro-LiDAR améliorera la précision et la sensibilité de détection au-delà de ce que les seuls spectromètres peuvent réaliser.
Le système combinera les données satellitaires avec des capteurs TDLAS aériens et utilisera des analyses de données novatrices basées sur l’IA.
AIRMO a annoncé en février 2026 un partenariat stratégique avec EnduroSat. EnduroSat fournira sa plate-forme de satellite ESPA de conception modulaire et sans câble, brevetée, FRAME-15, avec 70 kg de charge utile et 3,4 kW de puissance, une conception déjà utilisée dans 120 satellites opérationnels.
“Nous avions besoin d’un partenaire qui puisse suivre notre rythme et notre ambition. EnduroSat apporte exactement la profondeur technique et l’expérience d’exécution de mission dont nous avons besoin pour mettre notre charge utile en orbite à temps et en fonction de nos spécifications.”
Le premier satellite est prévu pour être lancé en début 2027 et servira de fondement pour une constellation de 12 satellites conçue pour fournir une intelligence mondiale sur le méthane à une résolution temporelle inégalée.
Les marchés ciblés initiaux incluent les infrastructures gazières européennes, l’Asie centrale et le Moyen-Orient – des régions avec certaines des émissions de méthane les plus élevées et les moins surveillées du monde.
GESat / Copernicus (Europe)
L’Agence spatiale européenne (ESA) travaille sur ce projet qui a vu le lancement du premier satellite faisant partie de la constellation d’Absolut Sensing en 2025 dans une fusée SpaceX. Les satellites sont construits sur la base standard de CubeSat 12u.
GESat GEN1 transporte une combinaison d’instruments hyperspectraux pour identifier avec précision les émissions de méthane. Cela inclut une large gamme de détection des longueurs d’onde infrarouges, refroidie par le système CRYASSY pour améliorer la sensibilité et la résolution spectrale de l’instrument.
Source: Absolut Sensing
La mission détectera et quantifiera les émissions de méthane à partir de points chauds avec un seuil de 100 kg/h. Une constellation supplémentaire de 3 satellites (CO2M-A, -B et -C) devrait être pleinement opérationnelle d’ici la fin de 2026 et ajouter davantage de données. L’initiative Copernicus utilise également les données de d’autres constellations, notamment GHGSat.
Les données seront analysées par un modèle d’apprentissage automatique guidé par la physique (IA) formé sur des pétaoctets de données atmosphériques et météorologiques. Cela aidera à améliorer les mesures dans toutes les conditions météorologiques, y compris lorsque les vents et les autres effets météorologiques peuvent déformer les données d’émission originales.
Source: Copernicus
PRISMA
PRISMA, ou PRecursore IperSpettrale della Missione Applicativa, est un satellite hyperspectral italien lancé par l’Agence spatiale italienne (ASI) en mars 2019.
Il utilise un spectromètre à prismes pour diviser la lumière réfléchie en 239 bandes spectrales étroites et continues et couvre le spectre de 400 nm à 2500 nm, y compris la lumière visible (VNIR) et l’infrarouge à ondes courtes (SWIR).
Il combine finalement un capteur hyperspectral avec une résolution de 30 m (100 pieds) avec une caméra panchromatique avec une résolution de 5 m (16 pieds) pour des images nettes et détaillées, et une largeur de balayage de 30 km (18,6 miles).
Ce satellite de génération antérieure est capable de détecter le méthane, mais a également de nombreuses autres applications dans la foresterie, l’agriculture, l’urbanisme, l’exploitation minière, la surveillance de l’environnement et la gestion des catastrophes.
EnMap
EnMAP (Environmental Mapping and Analysis Program) est une mission de satellite hyperspectral allemande lancée en 2022.
Il utilise la spectroscopie d’imagerie pour diviser la lumière du soleil réfléchie par la Terre en 246 bandes spectrales étroites et contiguës, de 420 nm à 2450 nm, couvrant le visible, le proche infrarouge (VNIR) et l’infrarouge à ondes courtes (SWIR).
Chaque pixel dans une image EnMAP représente une zone de 30 m x 30 m au sol. Comme PRISMA, c’est un satellite polyvalent, mais il a contribué à des découvertes importantes sur les émissions de méthane avant le lancement de satellites et de constellations plus spécialisés.
NarSha (Corée du Sud)
NarSha est la première constellation de microsatellites de surveillance du méthane de la Corée du Sud, composée de plus de 100 satellites, développée par la société coréenne Nara Space pour un lancement en 2026, en collaboration avec l’Université nationale de Séoul (SNU) et l’Institut coréen d’astronomie et des sciences spatiales (KASI).
Les satellites sont construits sur la base d’un standard de CubeSat 16U compact, et un premier lot de 12 satellites sera lancé en 2026.
Le grand nombre de ces satellites pourrait fournir une surveillance mondiale du méthane en temps quasi réel, avec des répétitions quotidiennes de sources d’émission spécifiques. Il devrait afficher une résolution élevée, avec une résolution spatiale attendue inférieure à 25-30 mètres et des mesures de méthane à haute précision, grâce à une résolution spectrale plus fine que 1 nm (dans la bande de méthane 1625-1670 nm).
Résoudre les émissions de méthane
D’où viennent les émissions de méthane ?
Grâce à des mesures plus précises de tous les satellites qui suivent le méthane, nous avons maintenant une image beaucoup plus précise des émissions de méthane qu’en 2020. Dans l’ensemble, les émissions de pétrole et de gaz sont les plus importantes en Eurasie (notamment en Russie et en Asie centrale), au Moyen-Orient et en Amérique du Nord, ainsi que des niveaux étonnamment élevés en Afrique.
Source: IEA
Comment les émissions de méthane peuvent-elles être réduites ?
Les fuites, les sites de production de combustibles fossiles non entretenus et les torches sont toutes des sources majeures de méthane qui pourraient être résolues à peu de frais.
Parmi les nombreuses solutions qui peuvent être mises en œuvre avec les technologies et les ressources disponibles, quelques-unes peuvent être mentionnées :
- Fournir un accès à l’énergie propre aux sites de production de combustibles fossiles.
- Réduire les torches.
- Détection et réparation des fuites.
- Unités de récupération de vapeur.
D’autres mesures comme le colmatage de puits fissurés ou la dégazéification des mines de charbon pourraient également avoir un impact, mais elles sont moins cruciales en termes de volume absolu.
Source: IEA
Cependant, le dépensement total est relativement faible par rapport à l’économie mondiale, ou par exemple, aux revenus des sociétés pétrolières ou aux dépenses militaires, avec l’estimation de l’AIE de 250 milliards de dollars suffisant pour réduire la plupart des émissions de méthane.
“Nous estimons qu’un investissement de environ 260 milliards de dollars est nécessaire d’ici 2030 pour mettre en œuvre toutes les mesures d’atténuation des émissions de méthane nécessaires pour atteindre une réduction de 75 % des émissions de méthane. Le dépensement annuel moyen requis représente moins de 2 % du revenu net que l’industrie des combustibles fossiles génère chaque année.”
Alors que beaucoup de ces investissements se paieront d’eux-mêmes en émissions économisées et en gaz naturel récupéré qui peut être vendu ou utilisé, certaines initiatives nécessiteront un financement direct lorsqu’elles ont un coût net négatif. Mais cela, également, pourrait être financé relativement facilement par des institutions internationales, compte tenu des sommes d’argent nécessaires.
“Nous estimons le déficit de financement pour l’atténuation des émissions de méthane des combustibles fossiles dans les pays à revenu faible et moyen à environ 60 milliards de dollars (environ 40 milliards de dollars pour les opérations actives et 20 milliards de dollars pour les installations abandonnées).”
Investir dans la surveillance du méthane
(GOOGL )
Google est, bien sûr, mieux connu comme un moteur de recherche ultra-dominant, un outil majeur pour la publicité sur Internet, un fournisseur de services cloud et un leader dans la technologie de l’IA. Mais c’est également, via son Earth Engine, le partenaire principal pour le traitement des données d’émissions de méthane à des fins réglementaires mondiales.
Earth Engine combine les images satellitaires avec les algorithmes de Google et de ses partenaires pour déployer ces informations dans des applications réelles et actionnables.
Cela inclut des jeux de données prêts à l’emploi couvrant tout, du climat, de la météo, de la géographie, de l’agriculture, ou un accès direct avec l’API Earth Engine, disponible en Python et JavaScript.
“Google Earth Engine a rendu possible pour la première fois dans l’histoire de traiter rapidement et avec précision d’énormes quantités d’images satellitaires, en identifiant où et quand le changement de couverture forestière s’est produit à haute résolution. Global Forest Watch n’existerait pas sans cela. Pour ceux qui se soucient de l’avenir de la planète, Google Earth Engine est une grande bénédiction !”
Dr Andrew Steer, Président et PDG de l’Institut des ressources mondiales.
Les données peuvent être utilisées pour des fins non commerciales, auquel cas l’utilisation est gratuite sous un ensemble strict de conditions.
Source: Earth Engine
Il peut également être utilisé à des fins commerciales, donnant à l’entreprise cliente un accès direct à plus de 50 pétaoctets de données prêtes à l’analyse et une puissance de traitement analytique inégalée. Cela peut être utilisé pour démontrer l’impact des initiatives ESG, identifier les risques environnementaux, optimiser les rendements agricoles, comparer des sites potentiels pour des installations industrielles comme des centrales photovoltaïques, etc.
“Unilever est déterminé à atteindre une chaîne d’approvisionnement sans déforestation d’ici 2023. En utilisant une plate-forme géospatiale qui exploite Google Earth Engine et Google Cloud, nous pouvons réaliser notre ambition de créer une chaîne d’approvisionnement vraiment durable.”
De nombreuses entreprises ont été construites sur le dos de Google Earth Engine, par exemple :
- Earth Blox : propose une interface sans code pour Earth Engine, la rendant accessible aux utilisateurs non techniques du secteur commercial
- NGIS : se concentre sur la fourniture d’informations pour l’industrie agricole.
- Spatial Informatics Group (SIG) : se concentre sur le soutien décisionnel environnemental, avec une expertise dans l’identification de la végétation, l’analyse de la phénologie et la surveillance des cultures.
- Climate Engine : un partenaire stratégique qui fournit des applications de base intégrées à Google Cloud, aidant les entreprises à gérer les ressources en eau et à gérer les risques d’incendie de forêt
Ceci est juste un exemple parmi tant d’autres de la puissance des données pour une entreprise comme Google. Il ne peut pas seulement avoir un impact positif énorme pour les ONG et d’autres activités non commerciales, mais il peut également fournir un flux inestimable (et très précieux et monnayable) de données à des entreprises innombrables, soit directement, soit indirectement via des fournisseurs et des curateurs raffinant les données en informations actionnables pour des industries ou des cas d’utilisation spécifiques.
À mesure que nous entrons dans l’aube de l’ère de l’IA, ce type de trésor de données augmentera en valeur de plus en plus, surtout pour les entreprises comme Google, capables de l’exploiter au maximum avec son propre expertise interne en IA, dont les LLM comme Gemini ne sont que la pointe de l’iceberg.
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