解锁InSAR技术在盐穴地下储气库管理中的潜力：德国下萨克森州地表形变监测与优化策略

针对盐穴地下储气库(UGS)运营引发的地表形变问题，研究人员利用Sentinel-1卫星数据和SqueeSAR算法开展多时相InSAR分析，揭示德国Jemgum和Nüttermoor站点最高达28 mm/year的锥形形变特征，创新性提出RTK交叉相关分析法，建立标准化监测框架，为优化注采策略和保障储气安全提供关键技术支撑。

　　

随着全球能源结构向可再生能源转型，天然气作为过渡能源的关键作用日益凸显。然而，天然气消费存在显著的季节性波动——夏季需求低迷而冬季需求激增，这种不均衡性给能源供应链带来持续挑战。地下储气库(Underground Gas Storage, UGS)设施成为平衡供需波动的核心解决方案，其中盐穴储气库因其高注采速率和优异密封性能备受青睐。但盐穴运营过程中，注采循环导致的洞穴收敛和地表位移可能引发毫米级至厘米级形变，威胁基础设施安全。传统现场监测手段成本高昂且空间覆盖有限，如何实现大范围、高精度、经济高效的储气库形变监测成为行业痛点。

针对这一科学问题，Gabriele Fibbi等研究人员在《International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation》发表研究，通过多时相合成孔径雷达干涉测量(Interferometric Synthetic Aperture Radar, InSAR)技术，结合Sentinel-1卫星数据和SqueeSAR算法，对德国下萨克森州Jemgum和Nüttermoor两处盐穴储气库开展地表形变监测。研究创新性开发了基于形变阈值的半自动识别方法和RTK（R-相关性/T-时滞/K-比例因子）交叉相关分析技术，建立了盐穴储气库形变监测的标准化框架。

关键技术方法包括：1）利用Sentinel-1卫星升轨和降轨数据（2017-2023年），通过SqueeSAR算法提取13万余个测量点(MPs)的形变时间序列；2）整合欧洲储气库协会(AGSI)提供的日注采量数据；3）设计速度阈值（垂向-5 mm/year，水平±3 mm/year）和累积位移阈值（垂向±15 mm，水平±9 mm）筛选受影响区域；4）开发RTK分析法量化形变与储气量的时空相关性。

研究结果部分：
4.1 InSAR结果显示：两处储气库区域呈现显著锥形沉降，Jemgum站点最大垂向速度达-28.1 mm/year，Nüttermoor站点达-31.6 mm/year。时间序列分析揭示形变与注采周期高度同步，但存在约30天时滞，反映应力波在盐层中的传播延迟。

4.2 受影响区域提取：通过阈值法识别出总面积约20 km²
的形变区，包含Jemgum和Nüttermoor城镇。近场MPs主要依据速度阈值筛选，远场MPs则依赖季节性特征识别。

4.3 交叉相关分析：RTK参数显示储气库中心区域R值接近1（强相关性），K值呈正梯度分布（形变与储气量正相关），T值随距离增大而递增，证实形变传播的时空规律。

研究结论指出，盐穴储气库形变包含洞穴收敛导致的持续沉降和注采循环引发的季节性波动双重机制。通过InSAR技术首次揭示两处独立储气库的形变场相互叠加形成统一沉降锥的现象。提出的RTK分析法能有效区分储气运营相关形变与背景噪声，为优化注采速率、延长盐穴寿命提供决策依据。该框架可推广至碳封存(CCS)和储氢(UHS)等新型地下存储场景，推动卫星遥感技术在能源基础设施监测中的标准化应用。

研究的创新性在于：1）建立首个针对盐穴储气库的InSAR监测标准化流程；2）揭示注采循环与地表响应的时滞效应；3）验证Sentinel-1数据在毫米级形变监测中的可靠性。未来结合机器学习与地温地压数据，有望实现储气库全生命周期的智能预警，为能源安全与地质灾害防治提供新范式。