Супутники забезпечують точні дані для аналізу викидів парникових газів у міських районах.

Дослідники використали дані з космічної обсерваторії NASA для вимірювання викидів вуглекислого газу у 54 містах світу. Точність супутникових оцінок становить 7%.

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.

Для реалізації цих зобов'язань містам необхідно чітко моніторити свої викиди. Досі у великих містах політики використовували підхід "знизу вгору", оцінюючи обсяги викидів на основі даних про діяльність, таких як обсяги продажів бензину, та відповідних коефіцієнтів, наприклад, кількість вуглецю, що викидається при спалюванні галона бензину. Однак попередні дослідження вказали на значні регіональні варіації в оцінках викидів, залежно від використовуваних наборів даних, особливо в окремих географічних районах.

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.

Вчені з'ясували, що супутникові дані для 54 міст збігаються з оцінками, отриманими "знизу вгору", з точністю до 7%. Цей рівень точності є досить вражаючим і свідчить про ефективність космічних спостережень у контролі за викидами в містах. Аналізуючи свої вимірювання, дослідники також виявили деякі цікаві тенденції у точності традиційних методів оцінювання.

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 захоплююче відкриття стосується впливу розміру міста на рівень викидів. Дослідники виявили, що жителі великих міст виробляють менше вуглекислого газу на кожного мешканця. У містах із населенням до п'яти мільйонів людей на кожну особу припадає 7,7 тонни вуглекислого газу щороку, тоді як у мегаполісах з населенням понад 20 мільйонів ця цифра становить лише 1,8 тонни. Це більш ніж чотириразова різниця, що, ймовірно, пояснюється розвиненішою інфраструктурою громадського транспорту, вищою щільністю забудови та покращеною енергоефективністю у великих містах.

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.

Дослідники вказують, що їхні результати свідчать про потенціал супутникових даних у покращенні відстеження викидів містами, підвищенні прозорості глобального моніторингу та підтримці ініціатив міст у боротьбі зі змінами клімату. Застосування космічних технологій для контролю викидів має ряд переваг у порівнянні з класичними підходами.

По-перше, спостереження з космосу надають можливість незалежно перевіряти інформацію, отриману за допомогою "знизу вгору". Це має особливе значення для міжнародних угод у сфері клімату, де важливими є прозорість і можливість перевірки задекларованих зменшень викидів. По-друге, космічні технології здатні охоплювати міста в тих регіонах, де наземні дані про діяльність є недостатніми або ненадійними. По-третє, супутникові вимірювання можуть виявляти джерела викидів, які не враховуються у традиційних інвентаризаціях.

Дослідження, що вийшло друком у науковому виданні AGU Advances у 2025 році, підкреслює зростаюче значення космічних технологій для екологічного моніторингу та протидії змінам клімату. З огляду на те, що дедалі більше міст прагнуть до амбітних цілей у скороченні викидів, зростає потреба в точних і надійних інструментах для моніторингу.

Результати даного дослідження можуть мати значний вплив на світову кліматичну політику. Воно демонструє, що супутникові дані можуть слугувати важливим інструментом для моніторингу виконання кліматичних зобов'язань і визначення сфер, де потрібні додаткові зусилля. Також виявлені тенденції вуглецевої інтенсивності економік різних регіонів та ефективності великих міст можуть сприяти створенню більш цілеспрямованих стратегій для зниження викидів.