当斯坦福大学研究生杰夫·卢瑟福 (Jeff Rutherford) 于 2018 年开始攻读博士学位时，石油和天然气开采作业中进入大气的甲烷量——主要是由于水力压裂——已成为一个主要争论的问题。跟踪这种有害的温室气体由环境保护局负责。
为了帮助进行核算，EPA 使用采用“自下而上”方法的计算机模型，计算井口、储罐、管道英里数和其他甲烷来源的总数，宣布每个组件的平均年排放量，以及把一切都加起来。他们称之为“库存”。
唯一的问题是，其他采用“自上而下”方法的组织——使用卫星成像或大气测量来计算实际的甲烷排放总量——表示 EPA 达不到目标的一半。
“自上而下的方法发现总排放量是 EPA 估计的两倍，但原因尚不清楚，”卢瑟福谈到是什么促使他和他的顾问兼能源资源工程教授亚当布兰特开发新模型时说。作为发表在Nature Communications上的一篇论文的主题，他们的模型试图弥合自上而下和自下而上方法之间的差距。
“如果我们用来做出重要气候相关决策的基于排放的模型不正确，那将是一个大问题，”布兰特说，他也是斯坦福大学天然气倡议的负责人。
更好的数据
与 EPA 一样，Brandt 和 Rutherford 采用自下而上的方法，但使用最新的组分级数据更准确地列出甲烷的真实量。Rutherford 和 Brandt 在他们的模型中使用的数据是通过在石油和天然气行业的各个组成部分直接采样收集的，这些组成部分最有可能逸出甲烷——连接器、阀门和井口、储罐等的舱口等。
“我们使用与 EPA 非常相似的方法，但使用不同的基础数据，”卢瑟福说。“EPA 的清单和他们的模型实际上非常好 - 最好的。我花了两年的时间来深入了解它，并尝试在它的基础上进行开发。”
新模型的结果非常接近自上而下的建模者所说的：当前的估计值很低。Brandt 和 Rutherford 模型处于自上而下库存的误差范围内。
卢瑟福说，这些缺失排放的一个主要来源是液体储罐。有些排放是有意的——例如“闪蒸”，即压力降低时溶解的甲烷在压力下逸出。“这就像开一瓶啤酒，”卢瑟福这样类推。“只要有足够高的压力，它就是液体，但如果你释放压力，气体就会迅速逸出。”但很大程度上是由于操作员错误造成的，例如当技术人员不小心打开舱门或分离设备出现故障时。两者的结合导致储罐的排放量非常高，尽管储存只是卢瑟福和布兰特指出的众多因素中的一个。
Brandt 说，他们新的甲烷库存的结果是双重的。首先是意识。它突出了当前用于制定重要环境决策的模型的一个关键缺陷，并突出了应针对补救或监管的特定活动。其次，他说，目标不是替换现有模型，而是提供一个有用的基线工具，以此为基础修改这些模型，使未来的清单更加准确。
为此，卢瑟福一直在与州和联邦监管机构以及石油和天然气生产商就新模型的发现以及他们如何最好地利用所吸取的教训进行交流。
“简单地确定存在问题是有帮助的，”卢瑟福说。“但是，除此之外，我们的模型提供了一些明确的可操作步骤来改善我们的库存以及运营商调整他们的做法的方式，这可能真正在减少进入天空的甲烷量方面产生影响。”
