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衛星技術：メタン排出の追跡と削減
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適切な地球温暖化指標の追跡
温室効果ガスによって引き起こされる気候変動に関しては、一般の関心は主にCO2に向けられています。これは圧倒的に最も持続性が高く、大気中に安定して残り、地球の温度を上昇させます。
しかし、もう一つの重要な要素はメタンです。これは非常に強力な温室効果ガスで、主に石炭、ガス、石油田の漏出から放出されます。メタン排出を正確に評価し削減することは、温室効果ガス全体の削減にとって極めて重要です。
ただし、これは言うは易く行うは難しいです。排出源は遠隔地の油田・ガス田や、広範囲にわたる石炭鉱山からの拡散漏出、さらには農業活動や永久凍土の融解まで多岐にわたります。
そのため、メタン排出を測定するための宇宙ベースのセンサー網が拡大しています。これらの衛星コンステレーションは、広大な表面積を一度にカバーし、直接宇宙からメタンを検出し、状況を正確に評価できます。
このツールがますます精密になり、地球全体のリアルタイムカバレッジを提供するにつれて、メタン排出のタイミングと量に関する高品質なデータが利用可能になっています。
メタン排出 101
なぜメタン排出を追跡するのか？
CO2は温室効果ガス排出の主要因であり、圧倒的に最も豊富であり、人間活動によって最も多く排出されます。
しかし、メタンは人類文明によって大量に生産されるもう一つの温室効果ガスで、熱を閉じ込める能力（温室効果）がはるかに強力です。100年スパンで見ると、CO2の28〜34倍の熱捕捉力を持ち、20年スパンでは80倍以上の効力があります。
したがって、CO2は長期的な温度上昇に関わる数値として重要ですが、メタンは即時の温暖化効果に非常に大きな影響を与えます。
さらに、フィードバックループが温暖化を加速させる可能性があります。例えば、北米やシベリアなどの氷結した土地が温暖化で溶けると、より多くのメタンが放出され、暗くなった地表がさらに熱を吸収します。
したがって、短期的に高レベルのメタン排出が加速的な短期温暖化を引き起こし、これがフィードバックループを加速させて長期的に全球温度に影響を与え、耐久的かつ潜在的に不可逆的な変化をもたらす可能性があります。
たとえ大気中での平均寿命が約12年（その後CO2に変換）であっても、メタン分子が気候に与える影響は一時的なものにとどまりません。
近年、メタン排出はCO2排出よりもさらに速いペースで増加しており、緊急の対策が必要です。そのためには、メタンがどこから来ているのかを明確に把握することが不可欠です。
出典： IEA
メタンはどのように測定されるか？
局所的な測定では、炎イオン化、レーザー、触媒ビーズなど、さまざまな検出方法を用いたセンサーでメタン濃度を測定できます。
しかし、より大規模な測定では、赤外線センサーが一般的に好まれます。これは、短波赤外（SWIR）領域で特定波長を吸収するメタンの特性を検出することで、メタンプルームを捉えることができるためです。
さらに大規模な検出スケールでは、衛星がより精密な測定を展開する必要があります。一般的な原理はSWIR領域での吸収変化を検出することですが、現在は追加技術が導入されています。
一つの方法はマルチスペクトルセンサーで、いくつかの広帯域検出を行います。メタン専用ではありませんが、Sentinel-2やLandsat-8のようなセンサーはSWIRバンド間の反射率比較で大規模な「スーパ―エミッタ」プルームを検出できます。これは大まかな推定と大規模排出の検出には十分ですが、精密測定や小規模排出源の検出には不十分であり、全体像の重要な部分を見逃すことになります。
別の方法はイメージング干渉計を使用することで、光源を合成して干渉パターンを作り出します。これにより小型衛星からの高解像度メタン検出が可能となり、GHGSat衛星コンステレーションで特に使用されています。
最後に、ハイパースペクトルセンサーを使用できます。これは数百から数千の狭帯域連続スペクトルバンドを横断的に取得し、可視光、近赤外、短波赤外全域をカバーして、各ピクセルに独自のスペクトル「指紋」を付与し、大気中のさまざまな物質（メタンを含む）を詳細に特定できます。これは最も先進的な手法であり、イタリアのPRISMAやドイツのEnMAPで展開されています。
これらの新手法により、衛星によるメタン排出検出はますます精密になり、より効率的な政策立案が可能となっています。
主要なメタン追跡イニシアチブ
衛星ベースのメタン検出ネットワークは多数構築・打ち上げが進んでおり、各衛星は独自の技術仕様と有用なニッチ用途を持つ密なメタン検出メッシュを形成しています。
商業的イニシアチブ、公共研究プログラム、民間・公共のハイブリッドパートナーシップなど、さまざまな形態があります。
出典： MethaneSAT
GHGSat
GHGSatは現在、2026年までに軌道上に16機の衛星を配置し、メタンとCO2検出の最大商業コンステレーションを運用しています。
同社の技術は、25メートル（約82フィート）という極小解像度でメタン排出を検出でき、個別のガス・油井を特定できます。
同社は小型衛星向けにメタン（CH4）検出センサーを初めて開発しました。これらの特許取得済みイメージング干渉計は、20×30×40 cm（約7.8×11.8×15.7インチ）という非常に小型（したがって低コスト）な衛星に収まります。
出典： GHGSat
これはGHGSatにとって画期的な技術的成果であり、他の衛星会社の投資額の1%未満でこの能力を実現しました。その結果、他の多くの衛星に比べて100倍以上の精度でメタンを信頼性高く検出できる観測能力が生まれました。
同社は衛星で検出されたメタン排出量として、年間534メトリックトンCO2eを記録しています。
出典： GHGSat
同社はメタンだけでなく、GHGSat-C10『Vanguard』という世界初の商業高解像度CO2センサーでも観測を行っています。これにより、炭素集約型サイトを地上25メートルまでの精度で測定可能です。
「我々の高解像度衛星は、見えにくく忘れ去られがちだった温室効果ガスであるメタンを気候議題の最上位に押し上げました。初めて、製鉄所、発電所、石油化学コンプレックスの運転者は、独立した正確で世界標準化された排出モニタリングとデータにアクセスできるようになりました。」Stephane Germain, CEO at GHGSat
最後に、同社は航空測定も実施しており、1日最大800km、最大3,000m（約10,000フィート）高度で線形調査が可能です。この測定は、個別ソースからのメタン排出を10kg/時まで検出・測定でき、衛星による検出をさらに精緻化します。
全体として、安価で小型かつ十分に精密なセンサーは、定期的なフライバイと継続的カバレッジが必要なメタン排出の適切なモニタリングに最適です。宇宙や航空からの測定はコスト削減と安全性向上にも寄与し、現場へのアクセスが不要です。
MethaneSAT
2024年に打ち上げられたこの衛星は、地域マッピングと精密イメージングのギャップを埋めるよう設計されており、大規模エミッタと小規模分散源の両方を追跡できます。
MethaneSATのデータは、格子状ヒートマップ上に広域の排出を示します。これらは「分散領域排出」または「分散ソース」と呼ばれ、格子セルは4km×4kmや5km×5kmといったサイズです。
同衛星は500kg/時のメタン排出源を特定でき、これは世界の油・ガス生産に伴うメタン排出の80%以上を占める量です。
解像度面でMethaneSATはやや劣りますが、精度では優れており、3ppb（十億分の3）の過剰メタン検出が可能です。これは軌道上の他衛星と比較して最高精度であり、酸素、CO2、メタンを検出する2つの受動型赤外リトロース分光計によるものです。このことは、いわゆる「スーパ―エミッタ」だけでなく、小規模メタン排出の測定重要性を示しています。
「米国本土の陸上油・ガス活動から毎年約1500万メトリックトンのメタンが排出されますが、そのうち70%は100kg/時未満の小規模・分散ソースから来ています。約30%は10kg/時未満のサイトからの排出です。」
2025年末までに、MethaneSATチームは世界中の41の油・ガス盆地でデータを取得し、25か国、全球の陸上油・ガス生産の50%をカバーしました。約800人の研究者、アナリスト、技術ユーザーがGoogleプラットフォーム上でLevel 3およびLevel 4データへのアクセス権を得ています。
この能力のプレビューはGoogle Earth Search Engine Appsの関連ページでご覧いただけます。
Carbon Mapper
Carbon Mapperは、2019年に開始された独自の官民パートナーシップの成果で、メタンとCO2のスーパ―エミッタを検出・定量する2機の衛星を開発・展開しています。
このプロジェクトは、非営利組織であるCarbon Mapper（501(c)(3)）が資金提供を受け、慈善的資金提供者の寛大さに支えられています。
技術面では、NASAジェット推進研究所（JPL）、Planet Labs PBC (PL ) 、カリフォルニア大気資源局（CARB）、アリゾナ大学、アリゾナ州立大学、スタンフォード大学、ハーバード大学、ミシガン大学、RMIなどが専門知識を提供しています。
財政・慈善面では、ハイタイド財団、ブルームバーグ・フィランソロピー、グランサム環境保護財団が支援しています。
「私たちの最初の衛星、Carbon Mapperの打ち上げにより、パートナーは公共データの利用可能性を拡大し、全球的な排出削減を加速させることを目指しています。」Carbon Mapper CEO Riley Duren
これらの衛星は、パイプラインやフレアからのメタンプルームを検出でき、条件が中程度の場合は70kg/時、予測検出限界90%で約100kg/時の排出率まで検出可能です。
PlanetのTanager-1衛星に搭載された装置は、NASA JPLが設計した第5世代イメージング分光計技術を採用しています。
出典： Carbon Mapper
2024年の最初の衛星打ち上げ前、Carbon Mapperは航空機搭載のイメージング分光計（NASAのAVIRIS-NGやASUのGlobal Airborne Observatoryなど）を使用してメタン・スーパ―エミッタを検出していました。
AIRMO
AIRMOはドイツ主導のイニシアチブで、LiDARとSWIR（短波赤外）センサーの独自組み合わせを用いて、雲や夜間でもメタンを追跡できる衛星コンステレーションを開発しています。
SWIRプッシュブラム分光計は、500km高度で約50mの地上サンプリング解像度でメタン列を検出でき、マイクロLiDARシステムは分光計単体では達成できない検出精度と感度を向上させます。
このシステムは衛星データを航空TDLASセンサーと組み合わせ、革新的なAI駆動データ分析を活用します。
AIRMOは2026年2月にEnduroSatと戦略的パートナーシップを発表。EnduroSatは特許取得済みのケーブルレス・モジュラー設計FRAME-15ソフトウェアフレキシブル衛星、ESPAクラスプラットフォームを提供し、70kgのペイロードと3.4kWの電力を搭載、すでに120機の運用衛星で使用されています。
「私たちは、ペースと野心にマッチするパートナーが必要でした。EnduroSatは、ペイロードを予定通り軌道に乗せ、仕様通りに機能させるために必要な技術的深さとミッション実行経験を正確に提供してくれました。」Daria Stepanova – CEO & Co-founder, AIRMO
最初の衛星は2027年初頭に打ち上げ予定で、12機以上のコンステレーションの基盤となり、前例のない時間分解能で全球メタンインテリジェンスを大規模に提供します。
初期の重点市場は、欧州のガスインフラ、中央アジア、そして中東です。これらは世界で最も高く、かつ監視が不十分なメタン排出地域です。
GESat / Copernicus (Europe)
欧州宇宙機関（ESA）は、2025年にSpaceXロケットでAbsolut Sensingのコンステレーションの最初の衛星を打ち上げるプロジェクトに取り組んでいます。衛星は標準的なCubeSat 12uプラットフォームを採用しています。
GESat GEN1はハイパースペクトル機器の組み合わせを搭載し、メタン排出を高精度で特定します。これには広範な赤外波長検出が含まれ、CRYASSYシステムで冷却され、機器感度とスペクトル分解能が向上します。
出典： Absolut Sensing
ミッションは100kg/時のしきい値でホットスポットメタン排出を検出・定量します。追加で3機の衛星（CO2M-A、-B、-C）からなるコンステレーションが2026年末までに完全稼働し、さらなるデータを提供します。Copernicusイニシアチブは他のコンステレーション、特にGHGSatからのデータも活用します。
データは、ペタバイト規模の大気・気象データで訓練された物理指向機械学習モデル（AI）によって解析され、風やその他の気象要因が元の排出データを変形させる場合でも、全ての気象条件下で測定精度を向上させます。
出典： Copernicus
PRISMA
PRISMA（PRecursore IperSpettrale della Missione Applicativa）は、イタリア宇宙機関（ASI）が2019年3月に打ち上げたイタリアのハイパースペクトル衛星です。
プリズム分光計を使用し、反射光を239の狭帯域・連続スペクトルバンドに分割し、400nmから2500nmまでの波長域（可視光（VNIR）と短波赤外（SWIR））をカバーします。
最終的に、30m（約100フィート）の解像度を持つハイパースペクトルセンサーと、5m（約16フィート）の解像度を持つ全色カメラを組み合わせ、30km幅（約18.6マイル）の広いスワス幅で鮮明かつ詳細な画像を取得します。
この前世代の衛星はメタン検出が可能であり、森林管理、農業、都市計画、鉱物資源探査、その他環境モニタリング、災害管理など多様な用途にも利用されています。
EnMap
EnMAP（Environmental Mapping and Analysis Program）は、2022年に打ち上げられたドイツのハイパースペクトル衛星ミッションです。
イメージング分光法を利用し、地球から反射された太陽光を246の狭帯域・連続スペクトルバンド（420nm〜2450nm）に分解し、可視光、近赤外（VNIR）、短波赤外（SWIR）領域を網羅します。
EnMAP画像の各ピクセルは地上で30m×30mの領域を表します。PRISMAと同様に多目的衛星ですが、より専門的な衛星やコンステレーションが登場する前に、メタン排出に関する重要な知見を提供しました。
NarSha (South Korea)
NarShaは韓国初のメタン監視専用マイクロサテライトコンステレーションで、100機以上の衛星から構成され、韓国企業Nara Spaceが開発し、2026年に打ち上げ予定です。ソウル大学（SNU）と韓国天文宇宙科学研究院（KASI）と協力しています。
衛星はコンパクトな16U CubeSat規格を採用し、最初の12機は2026年に打ち上げ開始予定です。
この多数の衛星により、特定排出源への日次再訪が可能なほぼリアルタイムの全球メタンモニタリングが実現します。空間分解能は25〜30メートル未満、メタンに特化した測定は1625〜1670nmのメタンバンド内で1nm未満のスペクトル分解能を持ちます。
メタン排出の是正
メタン排出はどこから来るのか？
より正確な衛星測定により、2020年に比べてメタン排出の画像ははるかに精密になりました。全体として、油・ガス排出はユーラシア（特にロシアと中央アジア）、中東、北米で最大であり、アフリカでも驚くほど高いレベルが観測されています。
出典： IEA
メタン排出はどのように削減できるか？
漏れ、管理不十分な化石燃料生産サイト、フレアはすべて、ほぼコストゼロで解決できる主要なメタン源です。
利用可能な技術と資源で実施できる多くの解決策の中で、以下が挙げられます：
- 化石燃料生産サイトへのクリーンエネルギー供給。
- フレア削減。
- 漏れ検知と修理。
- 蒸気回収装置。
他の対策として、漏れ井戸の塞止や石炭鉱山の脱ガス化も効果的ですが、絶対的な排出量に対する重要性はやや低いです。
出典： IEA
しかし、総支出は世界経済や石油会社の収益、軍事支出と比較すると比較的小額で、IEAの推計では2,500億ドルの投資でほとんどのメタン排出を削減できるとされています。
「2030年までにメタン削減策をすべて実施するためには、約2,600億米ドルの支出が必要と見積もられています。この年間平均支出は、化石燃料産業が年間生み出す純利益の2％未満に相当します。」
多くの投資は排出削減によるコスト回収や回収可能な天然ガスの販売で自己回収できる一方、負の純コストが生じるイニシアチブは直接的な資金調達が必要です。しかし、これも国際機関が比較的容易に資金提供できる範囲にあり、必要な金額は大きくても調達可能です。
「低・中所得国における化石燃料メタン削減の資金ギャップは約600億米ドルと推定されており、うち活動中の施設が約400億米ドル、放棄施設が約200億米ドルです。」
メタンモニタリングへの投資
GOOGL 価格チャート
Googleはもちろん、圧倒的な検索エンジン、インターネット広告の主要ツール、クラウドサービスプロバイダー、AI技術のリーダーとして広く知られていますが、Earth Engineを通じて、全球規模の規制用途向けメタン排出データ処理の主要パートナーでもあります。
Earth Engineは衛星画像とGoogleおよびパートナーのアルゴリズムを組み合わせ、情報を実用的で実行可能なリアルワールドアプリケーションへと展開します。
これにはすぐに利用できるデータセットが含まれ、気候、天候、地理、農業に関するすべてを網羅し、PythonやJavaScriptで利用できるEarth Engine APIを通じて直接アクセス可能です。
「Google Earth Engineは、史上初めて膨大な衛星画像を迅速かつ正確に処理し、樹木被覆変化が高解像度でいつどこで起きたかを特定することを可能にしました。Global Forest Watchはそれなしでは存在し得ません。地球の未来を気にかけるすべての人にとって、Google Earth Engineは大きな恵みです！」Dr. Andrew Steer, President and CEO of the World Resources Institute.
データは非商用目的で使用でき、その場合は厳格な条件下で無料で利用できます。
出典： Earth Engine
商用目的でも利用可能で、クライアント企業は50ペタバイト以上の分析準備済みデータと比類なき分析処理能力に直接アクセスできます。これにより、ESGイニシアチブのインパクト評価、環境リスクの特定、農業収量の最適化、太陽光発電所などの産業施設候補地比較などが実現します。
「Unileverは2023年までに森林伐採ゼロのサプライチェーンを実現することを約束しています。Google Earth EngineとGoogle Cloudを活用したジオスペーシャルプラットフォームにより、真に持続可能なサプライチェーンを実現するという私たちの野望が実現しました。」Andrew Wilcox, Senior Manager, Sustainable Sourcing & Digital Programs, Unilever
Google Earth Engineを基盤に構築された企業は多数あります。例として：
- Earth Blox：コード不要のインターフェースを提供し、商業部門の非技術ユーザーでもEarth Engineを利用可能にします。
- NGIS：農業産業向けのインサイト提供に特化しています。
- Spatial Informatics Group (SIG)：植生識別、フェノロジー分析、作物モニタリングに強みを持つ環境意思決定支援を提供します。
- Climate Engine：Google Cloudと統合されたコアアプリケーションを提供し、企業の水資源管理や山火事リスク管理を支援します。
これはGoogleのような企業にとってデータの力を示す多くの例の一つです。NGOや非商用活動に大きなプラス効果をもたらすだけでなく、無数の企業にとって代替不可能で極めて価値の高いデータ供給源となります。
AI時代の幕開けとともに、この種のデータ宝庫はますます価値を高めていくでしょう。特にGoogleのように自社の内部AI専門知識（LLMのGeminiなど）を最大限に活用できる企業にとっては、氷山の一角に過ぎないと言えます。
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