Войти
Потенциал глобального потепления (GWP ) - это тепло, поглощаемое любым парниковым газом в атмосфере, как количество тепла, которое было бы поглощено той же массой двуокиси углерода (CO 2). GWP равен 1 для CO 2. Для других газов это зависит от газа и временных рамок. Некоторые газы, такие как метан, имеют большой ПГП, поскольку тонна метана поглощает гораздо больше тепла, чем тонна CO 2. Некоторые газы, такие как метан, со временем разрушаются, и их поглощение тепла, или GWP, в течение следующих 20 лет больше, чем CO 2, чем их поглощение тепла за 100 или 500 лет. Значения GWP оцениваются и обновляются для каждого временного интервала по мере улучшения методов.
Эквивалент диоксида углерода (CO 2 e или CO 2 eq или CO 2 -e) рассчитывается из GWP. Его можно измерить по весу или концентрации. Для любого количества любого газа это количество CO 2, которое согреет землю так же, как это количество этого газа. Таким образом, он обеспечивает общую шкалу для измерения воздействия различных газов на климат. Он рассчитывается как ПГП, умноженное на количество другого газа. Например, если газ имеет GWP, равный 100, две тонны газа имеют CO 2 e, равное 200 тонн, а 1 часть на миллион газа в атмосфере имеет CO 2 e. 100 частей на миллион.
Оценки значений ПГП за 20 и 100 лет периодически составляются в отчетах Межправительственной группы экспертов по изменению климата.
Двуокись углерода по определению имеет GWP ровно 1 (поскольку это базовая единица, с которой сравниваются все другие парниковые газы). У большинства парниковых газов GWP больше CO. 2, следовательно, больше 1. Некоторые из них имеют значения ниже 1, что означает, что они действительно нагревают землю, но не настолько, как такое же количество CO. 2. Значения были оценены на:
| Значения и время жизни GWP | Срок службы. (лет) | Потенциал глобального потепления, GWP | Источник с / без. обратной связи между климатом и углеродом | ||
|---|---|---|---|---|---|
| 20 лет | 100 лет | 500 лет | |||
| Метан | 12,4 | 86 | 34 | 2013 p714 с отзывами | |
| 84 | 28 | 2013 p714 без отзывов | |||
| Закись азота (N2O) | 121.0 | 268 | 298 | 2013 p714 с отзывами | |
| 264 | 265 | 2013 p714 без отзывов | |||
| HFC-134a (гидрофторуглерод ) | 13,4 | 3790 | 1550 | 2013 p714 с обратной связью | |
| 3710 | 1300 | 2013 p714 без обратной связи | |||
| CFC-11 (хлорфторуглерод ) | 45.0 | 7020 | 5350 | 2013 p714 с обратной связью | |
| 6900 | 4660 | 2013 p714 без обратной связи | |||
| Тетрафторид углерода (CF 4) | 50000 | 4950 | 7350 | 2013 p714 с обратной связью | |
| 4880 | 6630 | 2013 p714 без обратной связи | |||
| значения GWP и время жизни | Срок службы. (лет) | Потенциал глобального потепления, GWP | Источник | ||
|---|---|---|---|---|---|
| 20 лет | 100 лет | 500 лет | |||
| Перфтортрибутиламин (PFTBA) | 7100 | 2013 GRL | |||
| Водород (H2) | 4–7 | 4,3 | Derwent (2018) | ||
| Метан | 96 | 32 | 2018 Sci + 2016 GRL | ||
| Метан (биогенный) | 39 | 2016 GRL с обратной связью | |||
| Метан («ископаемое») | 40 | 2016 GRL с обратной связью | |||
| Закись азота | 114 | 289 | 298 | 153 | 2007 p212 |
| HFC-134a (гидрофторуглерод ) | 14 | 3830 | 1430 | 435 | 2007 p212 |
| CFC-11 (хлорфторуглерод ) | 45,0 | 6730 | 4750 | 1620 | 2007 p212 |
| Тетрафторид углерода (CF 4) | 50000 | 5210 | 7390 | 1120 | 2007 p212 |
| HFC-23 (гидрофторуглерод ) | 270 | 12,000 | 14,800 | 12,200 | 2007 p212 |
| Гексафторид серы | 3200 | 16,300 | 22,800 | 32,600 | 2007 p212 |
Значения, приведенные в таблице, предполагают одинаковую массу соединения. анализируется; разные соотношения будут результатом преобразования одного вещества в другое. Например, сжигание метана в углекислый газ уменьшило бы воздействие глобального потепления, но в меньший коэффициент, чем 25: 1, потому что масса сжигаемого метана меньше чем масса выделившегося диоксида углерода (соотношение 1: 2,74). Если вы начали с 1 тонны метана с ПГП 25, после сжигания у вас будет 2,74 тонны CO 2, каждая тонна которого имеет ПГП 1. Это чистое сокращение на 22,26 тонны. ПГП, уменьшая эффект глобального потепления в соотношении 25: 2,74 (примерно в 9 раз).
Потенциал глобального потепления для перфтортрибутиламина (PFTBA) за 100-летний период времени оценивается примерно в 7100. Он используется в электротехнической промышленности с середины 20 века. для электронного тестирования и в качестве теплоносителя. PFTBA имеет самую высокую радиационную эффективность (относительную эффективность парниковых газов для ограничения выхода длинноволнового излучения обратно в космос) из всех молекул, обнаруженных в атмосфере на сегодняшний день. Исследователи обнаружили в образцах воздуха Торонто в среднем 0,18 частей на триллион PFTBA, тогда как диоксид углерода существует около 400 частей на миллион.
В рамках Киотский протокол, в 1997 году Конференция Сторон стандартизировала международную отчетность, решив (решение 2 / CP.3), что значения ПГП, рассчитанные для Второго оценочного доклада МГЭИК, должны использоваться для преобразование различных выбросов парниковых газов в сопоставимые эквиваленты CO 2.
После некоторых промежуточных обновлений в 2013 году этот стандарт был обновлен Варшавской встречей Рамочной конвенции ООН об изменении климата (РКИК ООН, решение 24 / CP.19) потребовать использования нового набора значений ПГП за 100 лет. Они опубликовали эти значения в Приложении III, и они взяли их из 4-го оценочного отчета Межправительственной группы экспертов по изменению климата, опубликованного в 2007 году. Эти стандарты все еще действуют с 2020 года.
GWP вещества зависит от количества лет (обозначается нижним индексом), в течение которых рассчитывается потенциал. Газ, который быстро удаляется из атмосферы, может первоначально иметь большое влияние, но в течение более длительных периодов времени, когда он удаляется, он становится менее важным. Таким образом, метан имеет потенциал 34 за 100 лет (GWP 100 = 34), но 86 за 20 лет (GWP 20 = 86); и наоборот, гексафторид серы имеет GWP 22 800 за 100 лет, но 16 300 за 20 лет (Третий доклад об оценке IPCC ). Величина GWP зависит от того, как концентрация газа в атмосфере со временем уменьшается. Часто это точно не известно, и поэтому значения не следует считать точными. По этой причине при цитировании GWP важно давать ссылку на расчет.
ПГП для смеси газов можно получить из средневзвешенных по массе ПГП отдельных газов.
Обычно регулирующие органы используют временной горизонт в 100 лет. (например, Калифорнийский совет по воздушным ресурсам ).
Водяной пар является одним из основных парниковых газов, но некоторые проблемы не позволяют напрямую рассчитать его GWP. Он имеет глубокий инфракрасный спектр поглощения с большим количеством и более широкими полосами поглощения, чем CO 2, а также поглощает ненулевые количества излучения в своих низкопоглощающих областях спектра. Далее, его концентрация в атмосфере зависит от температуры воздуха и наличия воды; использование средней глобальной температуры ~ 16 ° C, например, создает среднюю влажность ~ 18 000 частей на миллион на уровне моря (CO 2 составляет ~ 400 частей на миллион, и поэтому концентрации [H 2 O] / [CO 2 ] ~ 45x). В отличие от других парниковых газов, водяной пар не распадается в окружающей среде, поэтому вместо зависящего от времени искусственного или избыточного распада необходимо использовать среднее значение за некоторый временной горизонт или какой-либо другой показатель, соответствующий «временному распаду» (см. Выше). CO 2 молекул. Другие проблемы, усложняющие его расчет, - это распределение температуры Земли и различие земельных массивов в Северном и Южном полушариях.
Глобальный потенциал изменения температуры (GTP) - еще один способ сравнения газов. В то время как GWP оценивает поглощенное тепло, GTP оценивает результирующее повышение средней приземной температуры мира в течение следующих 20, 50 или 100 лет, вызванное парниковым газом, относительно повышения температуры, которое соответствует той же массе CO 2. вызовет. Расчет GTP требует моделирования того, как мир, особенно океаны, будет поглощать тепло. GTP публикуется в тех же таблицах IPCC с GWP.
GWP зависит от следующих факторов:
Высокий GWP коррелирует с большим поглощением инфракрасного излучения и длительным время жизни в атмосфере. Зависимость GWP от длины волны поглощения более сложна. Даже если газ эффективно поглощает излучение на определенной длине волны, это может не сильно повлиять на его GWP, если атмосфера уже поглощает большую часть излучения на этой длине волны. Газ имеет наибольший эффект, если он поглощает в «окне» длин волн, где атмосфера достаточно прозрачна. Зависимость GWP как функции длины волны была найдена эмпирически и опубликована в виде графика.
Поскольку GWP парникового газа напрямую зависит от его инфракрасного спектра, использование инфракрасной спектроскопии изучение парниковых газов имеет центральное значение в усилиях по пониманию влияния деятельности человека на глобальное изменение климата.
Так же, как радиационное воздействие обеспечивает упрощенное средство сравнения различных факторов, которые, как считается, влияют на климатическую систему друг на друга, потенциалы глобального потепления (ПГП) представляют собой один из типов упрощенных индексов, основанных на радиационных свойствах, которые можно использовать для оценки потенциальных будущих воздействий выбросов различных газов на климатическую систему в относительном смысле. ПГП основан на ряде факторов, включая эффективность излучения (способность поглощения инфракрасного излучения) каждого газа по сравнению с углекислым газом, а также скорость распада каждого газа (количество, удаленное из атмосферы за заданное количество лет) относительно двуокиси углерода.
мощность радиационного воздействия (RF) - это количество энергии на единицу площади в единицу времени, поглощаемое парниковым газом, которое в противном случае потеряться в космосе. Его можно выразить формулой:
где нижний индекс i представляет интервал 10 обратных сантиметров. Abs i представляет собой интегрированное инфракрасное поглощение образца в этом интервале, а F i представляет RF для этого интервала.
Межправительственная группа экспертов по климату Изменение (IPCC) предоставляет общепринятые значения GWP, которые незначительно изменились в период с 1996 по 2001 год. Точное определение того, как рассчитывается GWP, можно найти в Третьем оценочном отчете IPCC 2001 года. ПГП определяется как отношение интегрированного по времени радиационного воздействия от мгновенного выброса 1 кг следового вещества к таковому для 1 кг эталонного газа:
![{\ displaystyle {\ mathit {GWP}} \ left (x \ right) = {\ frac {\ int _ {0} ^ {\ mathit {TH}} a_ {x} \ cdot \ left [x (t) \ right] dt} {\ int _ {0} ^ {\ mathit {TH}} a_ {r} \ cdot \ left [r (t) \ right] dt}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/20d116646465469e2d08a700eff60f01721d4b8a)
где TH - временной горизонт, на котором рассматривается расчет; a x - это радиационная эффективность из-за единичного увеличения содержания вещества в атмосфере (т.е. Вт · м · кг), а [x (t)] - зависящее от времени уменьшение содержания вещества после его мгновенного высвобождения в момент времени t = 0. Знаменатель содержит соответствующие количества для эталонного газа (т. Е. CO. 2 ). Эффективности излучения a x и a r не обязательно являются постоянными во времени. Хотя поглощение инфракрасного излучения многими парниковыми газами линейно зависит от их содержания, некоторые важные из них демонстрируют нелинейное поведение для текущего и вероятного будущего содержания (например, CO 2, CH 4 и N 2 O). Для этих газов относительное радиационное воздействие будет зависеть от численности и, следовательно, от будущего сценария.
Поскольку все вычисления GWP представляют собой сравнение с CO 2, которое является нелинейным, это влияет на все значения GWP. Если предположить иное, как сделано выше, это приведет к более низким ПГП для других газов, чем при более детальном подходе. Проясняя это, хотя увеличение CO 2 оказывает все меньшее влияние на поглощение излучения по мере увеличения концентраций ppm, более мощные парниковые газы, такие как метан и закись азота, имеют частоты теплового поглощения, отличные от CO 2, что не заполнены (насыщены) в такой степени, как CO 2, поэтому рост этих газов в миллионных долях является гораздо более значительным.
Эквивалент диоксида углерода (CO 2 e или CO 2 eq или CO 2 -e) рассчитывается из GWP. Его можно измерить по весу или концентрации. Для любого количества любого газа это количество CO 2, которое согреет землю так же, как это количество этого газа. Таким образом, он обеспечивает общую шкалу для измерения воздействия различных газов на климат. Он рассчитывается как ПГП, умноженное на количество другого газа.
Что касается веса, CO 2 e - это вес CO 2, который нагрел бы землю так же, как определенный вес какого-либо другого газа; он рассчитывается как ПГП, умноженный на вес другого газа. Например, если газ имеет GWP 100, две тонны газа имеют CO 2 e, равное 200 тоннам, а 9 тонн газа имеют CO 2 e, равное 900 тоннам.
Что касается концентрации, CO. 2e - это концентрация CO 2, которая может согреть землю так же, как и конкретная концентрация какого-либо другого газа или всех газов и аэрозолей в атмосфере. ; он рассчитывается как ПГП, умноженное на концентрацию другого газа (ов). Например, CO 2 e из 500 частей на миллион будет отражать смесь атмосферных газов, которые нагревают землю, а 500 частей на миллион CO 2 могут ее согреть.
CO. 2e расчеты зависят от выбранной шкалы времени, обычно 100 или 20 лет, поскольку газы распадаются в атмосфере или поглощаются естественным путем с разной скоростью.
Обычно используются следующие единицы :
Например, в таблице выше показан GWP для метана за 20 лет - 86 и закиси азота - 289, таким образом, выбросы 1 миллиона тонн метана или закиси азота эквивалентны выбросам 86 или 289 миллионов тонн диоксида углерода, соответственно.
Портал глобального потепления 
Энергетический портал 