Как дроны помогают молочным фермам контролировать выбросы метана

Молочные фермы производят два основных продукта: молоко и навоз. Навоз скапливается в искусственных прудах — лагунах, где анаэробные микробы разлагают его с выделением метана. Метан — мощный парниковый газ, удерживающий в атмосфере на 80% больше тепла, чем CO₂, и ответственный примерно за четверть текущих климатических изменений. Дополнительный метан образуется в пищеварительном тракте коров и выделяется при отрыжке.

Около 50% метана, выбрасываемого в Калифорнии, приходится на молочные фермы. Для достижения климатических целей штату необходим надежный метод измерения выбросов метана на уровне отдельных хозяйств. Существующие оценки, зависящие от погоды, рациона коров и влажности навоза, ненадежны, а спутниковые или авиационные измерения дороги и недостаточно детальны.

Исследователи из UC Riverside во главе с постдоком Хавьером Гонсалес-Рочой разрабатывают систему на основе дронов для точного количественного определения выбросов метана непосредственно над фермами.

Ключевые инновации:

• Алгоритм оценки ветра: Гонсалес-Роча создал метод расчета скорости ветра на основе возмущений движения дрона, вызванных воздушными потоками.
• Система "воздушного керна" (air core): Адаптированный алгоритм используется с системой, разработанной профессором Доном Коллинзом и аспирантом Цзихань Чжу. Она, подобно ледяному керну, отбирает пробы воздуха для анализа состава.
• Преимущества дронов: Комбинация измерений ветра и состава воздуха позволяет дронам обнаруживать, локализовать и оценивать выбросы метана с высоким пространственным разрешением. Их маневренность и способность работать в ограниченном пространстве дают новые возможности для целевых наблюдений в нижних слоях атмосферы.

Исследования сейчас проходят тестирование на опытном участке UCR и на калифорнийских молочных фермах. Ученые измеряют концентрации метана на разных расстояниях по направлению ветра от источников, что критически важно для точного расчета объемов выбросов.

Хотя технология находится на ранней стадии, ее потенциал велик. Ведется работа над системой с несколькими воздухозаборниками для одновременного отбора проб на разных высотах при пересечении дроном шлейфа метана. Исследователи полагают, что фермеры смогут использовать эту технологию в течение 5–10 лет.