Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Потенциал глобального потепления ( GWP ) - это тепло, поглощаемое любым парниковым газом в атмосфере, кратное количеству тепла, которое может быть поглощено той же массой диоксида углерода ( CO
2). GWP равен 1 для CO
2. Для других газов это зависит от газа и временных рамок.

Эквивалент углекислого газа ( CO
2e или CO
2экв или CO
2-e) рассчитывается из GWP. Его можно измерить по весу или концентрации. Для любого количества любого газа это количество CO
2который 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 100, две тонны газа содержат CO.
2е 200 тонн, и 1 часть на миллион газа в атмосфере содержит CO
2е 100 частей на миллион.


Ценности [ править ]

Двуокись углерода является эталоном. Он имеет GWP, равный 1, независимо от используемого периода времени. Выбросы CO2 вызывают увеличение концентрации CO2 в атмосфере, которое продлится тысячи лет. [1] Оценки значений ПГП за 20, 100 и 500 лет периодически составляются и пересматриваются в отчетах Межправительственной группы экспертов по изменению климата :

  • SAR (1995 год) [2]
  • TAR (2001) [3]
  • AR4 (2007) [4]
  • AR5 (2013) [5]

Хотя последние отчеты отражают большую научную точность, страны и компании продолжают использовать значения SAR и AR4 для сравнения в своих отчетах о выбросах. AR5 пропустил 500-летние значения, но представил оценки GWP, включая обратную связь между климатом и углеродом (f) с большой степенью неопределенности. [5]

Ценности и время жизни GWPСрок службы
(лет)		Потенциал глобального потепления, GWP
20 лет100 лет500 лет
Метан CH
4		12,4 [5]56 [2]
72 [4]
84 / 86f [5]
96 [6]		21 [2]
25 [4]
28 / 34f [5]
32 [7]
39f (биогенный) [8]
40f (ископаемый) [8]		6,5 [2]
7,6 [4]
Закись азота ( N
2O )		121,0 [5]280 [2]
289 [4]
264 / 268f [5]		310 [2]
298 [4]
265 / 298f [5]		170 [2]
153 [4]
HFC-134a ( гидрофторуглерод )13,4 [5]3710 / 3790f [5]1300 / 1550f [5]435 [4]
CFC-11 ( хлорфторуглерод )45,0 [5]6900 / 7020f [5]4660 / 5350f [5]1620 [4]
Тетрафторид углерода (CF 4 / PFC-14)50,000 [5]4880 / 4950f [5]6630 / 7350f [5]11 200 [4]
ГФУ-23 ( гидрофторуглерод )222 [5]12 000 [4]
10 800 [5]		14 800 [4]
12 400 [5]		12 200 [4]
Гексафторид серы Шаблон: SF63 200 [5]16 300 [4]
17 500 [5]		22 800 [4]
23 500 [5]		32 600 [4]
Водород (H 2 )4–7 [9]4,3 [9]

IPCC перечисляет многие другие вещества, не указанные здесь. [5] Некоторые из них имеют высокий ПГП, но лишь низкую концентрацию в атмосфере. Суммарное воздействие всех фторированных газов оценивается в 3% от всех выбросов парниковых газов. [10]

Значения, приведенные в таблице, предполагают, что анализируется одна и та же масса соединения; разные соотношения будут результатом превращения одного вещества в другое. Например, сжигание метана до диоксида углерода уменьшило бы воздействие глобального потепления, но в меньшем, чем 25: 1, раз, поскольку масса сожженного метана меньше, чем масса высвободившегося диоксида углерода (соотношение 1: 2,74). [11] 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 ПГП на 22,26 тонны, что снижает эффект глобального потепления в соотношении 25: 2,74 (примерно в 9 раз).


Использование в Киотском протоколе и РКИК ООН [ править ]

В соответствии с Киотским протоколом в 1997 году Конференция Сторон стандартизировала международную отчетность, решив (решение 2 / CP.3), что значения ПГП, рассчитанные для Второго доклада об оценке МГЭИК, должны использоваться для преобразования различных выбросов парниковых газов в сопоставимый CO
2эквиваленты. [12] [13]

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), чтобы потребовать использования нового набора 100-летних значений ПГП. Они опубликовали эти значения в Приложении III и взяли их из 4-го оценочного отчета Межправительственной группы экспертов по изменению климата, опубликованного в 2007 году. [14] Эти стандарты все еще действуют с 2020 года. [15]

Важность временного горизонта [ править ]

ПГП 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 был удален, 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 ПГП 22,800 за 100 лет, но 16,300 за 20 лет ( Третий доклад об оценке МГЭИК).). Значение 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 средневзвешенного значения ПГП отдельных газов. [16]

Обычно регулирующие органы используют временной горизонт в 100 лет.

Водяной пар [ править ]

Водяной пар является одним из основных парниковых газов , но некоторые проблемы не позволяют рассчитать его GWP напрямую. Обладает глубоким инфракрасным спектром поглощения с большим количеством и более широкими полосами поглощения, чем CO.
2, а также поглощает ненулевое количество излучения в своих низкопоглощающих областях спектра. [17] Далее, его концентрация в атмосфере зависит от температуры воздуха и наличия воды; использование средней глобальной температуры ~ 16 ° C, например, создает среднюю влажность ~ 18000 частей на миллион на уровне моря ( CO
2составляет ~ 400 частей на миллион [18], 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 распада искусственного или избыточного CO
2молекулы. Другие проблемы, усложняющие его расчет, - это распределение температуры Земли и различие земельных массивов в Северном и Южном полушариях.

Критика и другие показатели [ править ]

Потенциал изменения глобальной температуры (GTP) является еще одним способом для 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, по сравнению с повышением температуры, при котором такая же масса CO
2вызовет. [5] Расчет GTP требует моделирования того, как мир, особенно океаны, будет поглощать тепло. [19] GTP публикуется в тех же таблицах IPCC, что и GWP. [5]

GWP * был предложен для лучшего учета короткоживущих загрязнителей климата (SLCP), таких как метан, связывая изменение скорости выбросов SLCP с фиксированным количеством CO2. [20]

Расчет потенциала глобального потепления [ править ]

GWP зависит от следующих факторов:

  • поглощение инфракрасного излучения данным газом
  • спектральное положение его поглощающих длин волн
  • время жизни газа в атмосфере

Высокий ПГП коррелирует с большим поглощением инфракрасного излучения и длительным временем 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 от длины волны была найдена эмпирически и опубликована в виде графика. [21]

Поскольку ПГП парникового газа напрямую зависит от его инфракрасного спектра, использование инфракрасной спектроскопии для изучения парниковых газов имеет центральное значение в усилиях по пониманию влияния деятельности человека на глобальное изменение климата .

Подобно тому, как радиационное воздействие обеспечивает упрощенное средство сравнения различных факторов, которые, как считается, влияют на климатическую систему, друг с другом, потенциалы глобального потепления (ПГП) являются одним из типов упрощенного индекса, основанного на радиационных свойствах, который можно использовать для оценки потенциального будущего. влияние 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 удаляемого из атмосферы за заданное количество лет) по сравнению с углекислым газом. [22]

Мощность радиационного воздействия (RF) - это количество энергии на единицу площади в единицу времени, поглощаемое парниковым газом, которое в противном случае было бы потеряно в космосе. Это можно выразить формулой:

где нижний индекс i представляет интервал в 10 обратных сантиметров . Abs i представляет собой интегрированное инфракрасное поглощение образца в этом интервале, а F i представляет RF для этого интервала. [ требуется проверка ]

Межправительственная группа экспертов по изменению климата (МГЭИК) обеспечивает общепринятые значения для ПГП, который слегка изменился в период между 1996 и 2001 Точное определение того , как GWP рассчитывается можно найти в докладе МГЭИК Третьем оценочном 2001. [23] ПГП определяется как отношение интегрированного во времени радиационного воздействия от мгновенного выброса 1 кг следового вещества к таковому 1 кг эталонного газа:

где TH - временной горизонт, на котором рассматривается расчет; a x - эффективность излучения из-за увеличения содержания вещества в атмосфере на единицу (т. е. Вт · м −2 кг −1 ), а [x (t)] - зависящее от времени уменьшение содержания вещества после мгновенного высвобождения это в момент времени t = 0. Знаменатель содержит соответствующие количества для эталонного газа (т. Е. CO2). Излучательная эффективность a x и a r не обязательно постоянна 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 расчеты GWP являются сравнением с CO
2что является нелинейным, затрагиваются все значения GWP. Если предположить иное, как это сделано выше, это приведет к более низким ПГП для других газов, чем при более детальном подходе. Проясняя это, увеличивая CO
2оказывает 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
2которые не заполнены (насыщены) так сильно, как CO
2, поэтому рост этих газов в миллионах долей намного более значительный.

Эквивалент углекислого газа [ править ]

Эквивалент углекислого газа ( CO
2e или CO
2экв или CO
2-e) рассчитывается из GWP. Его можно измерить по весу или концентрации. Для любого количества любого газа это количество CO
2который 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.

По весу, CO
2e - вес CO
2который согреет землю так же, как определенный вес какого-нибудь другого газа; [24] он рассчитывается как ПГП, умноженный на вес другого газа. Например, если газ имеет GWP 100, две тонны газа содержат CO.
2е 200 тонн, а в 9 тоннах газа содержится CO
2е 900 тонн.

В качестве концентрации CO
2e - концентрация CO
2которые согреют землю так же, как определенная концентрация какого-либо другого газа или всех газов и аэрозолей в атмосфере; он рассчитывается как ПГП, умноженное на концентрацию другого (-ых) газа (-ов). Например CO
2е 500 частей на миллион будет отражать смесь атмосферных газов, которые нагревают землю до 500 частей на миллион CO.
2согреет это. [25] [26]

CO
2Расчеты зависят от выбранной шкалы времени, обычно 100 или 20 лет [27] [28], поскольку газы распадаются в атмосфере или поглощаются естественным путем с разной скоростью.

Обычно используются следующие единицы :

  • На панели ООН по изменению климата ( МГЭИК ): млрд метрических тонн = N × 10 9 т из CO
    2    эквивалент (Gt CO
    2    экв) [29]
  • В промышленности: миллион метрических тонн эквивалента диоксида углерода (MMTCDE) [30] и MMT CO2 Eq. [15]
  • Для транспортных средств: граммов эквивалента диоксида углерода на милю (г CO
    2    э / милю) [31] или на километр (г CO
    2    э / км) [32]

Например, в приведенной выше таблице показано значение GWP для метана за 20 лет на уровне 86 и закиси азота на уровне 289, таким образом, выбросы 1 миллиона тонн метана или закиси азота эквивалентны выбросам 86 или 289 миллионов тонн диоксида углерода, соответственно.

См. Также [ править ]

  • Учет углерода
  • Углеродный след
  • Стандарт выбросов
  • Список хладагентов # Список
  • Коэффициент выбросов
  • Радиационное воздействие
  • Общее эквивалентное тепловое воздействие

Ссылки [ править ]

Заметки [ править ]

  1. ^ «Понимание потенциалов глобального потепления» . Агентство по охране окружающей среды США . Проверено 2 марта 2021 .
  2. ^ a b c d e f g IPCC SAR WG1 Ch2 1995 , p. 121
  3. ^ IPCC TAR WG1 Ch6 2001 , p. 388
  4. ^ a b c d e f g h i j k l m n o p IPCC AR4 WG1 Ch2 2007 , p. 212
  5. ^ a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z IPCC AR5 WG1 Ch8 2013 , p. 714; 731
  6. ^ Альварес 2018
  7. ^ Etminan et al. 2016 г.
  8. ^ а б Мортон 2020
  9. ^ а б Дервент 2018
  10. ^ Olivier & Peters 2020 , стр. 12
  11. ^ Это так, потому что формула реакции: CH 4 + 2O 2 → CO
    2    + 2 H 2 O. Как упоминалось в статье, кислород и вода не учитываются для целей GWP, и одна молекула метана (молярная масса = 16,04 г · моль -1 ) даст одну молекулу диоксида углерода (молярная масса = 44,01 г моль -1 ). Это дает отношение масс 2,74. (44,01 / 16,04 ≈ 2,74).
  12. ↑ Конференция сторон (25 марта 1998 г.). «Методологические вопросы, связанные с Киотским протоколом». Отчет Конференции Сторон о работе ее третьей сессии, состоявшейся в Киото с 1 по 11 декабря 1997 г. Добавление Часть вторая: Действия, принятые Конференцией Сторон на ее третьей сессии (PDF) . РКИК ООН . Проверено 17 января 2011 года .
  13. ^ «Тестирование 100-летнего потенциала глобального потепления: влияние на затраты на соблюдение требований и профиль борьбы с загрязнением» , «Изменение климата» Дата обращения 16 марта 2018 г.
  14. ^ "Отчет Конференции Сторон о ее 19-й сессии" (PDF) . РКИК ООН . 2014-01-31 . Проверено 1 июля 2020 .
  15. ^ a b «Инвентаризация выбросов и стоков парниковых газов в США: 1990-2018, страница ES-3» (PDF) . Агентство по охране окружающей среды США . 2020-04-13 . Проверено 1 июля 2020 .
  16. ^ Регламент (ЕС) № 517/2014 Европейского парламента и Совета от 16 апреля 2014 г. о фторированных парниковых газах Приложение IV.
  17. ^ Это нормализованный спектр поглощения; они должны быть компенсированы с помощью закона Бера-Ламберта для атмосферных концентраций, http://www.chem.arizona.edu/chemt/C21/sim/gh/ на этом графике показано результирующее приложение: Солнечный свет # Состав и мощность
  18. ^ Углекислый газ # в атмосфере Земли
  19. ^ «Понимание потенциалов глобального потепления» . Агентство по охране окружающей среды США . 2016-01-12 . Проверено 4 июля 2020 .
  20. ^ Линч, Джон; Каин, Мишель; Пьерумберт, Раймонд; Аллен, Майлз (01.04.2020). «Демонстрация GWP *: средство представления данных о выбросах, эквивалентных потеплению, с учетом противоположных воздействий короткоживущих и долгоживущих загрязнителей климата» . Письма об экологических исследованиях . 15 (4): 044023. DOI : 10,1088 / 1748-9326 / ab6d7e . ISSN 1748-9326 . PMC 7212016 . PMID 32395177 .   
  21. ^ Мэтью Элрод, «парниковый эффект модели.» Основано на Elrod, MJ (1999). "Потенциалы парникового нагрева от инфракрасной спектроскопии атмосферных газов". Журнал химического образования . 76 (12): 1702. Bibcode : 1999JChEd..76.1702E . DOI : 10.1021 / ed076p1702 .
  22. ^ «Глоссарий: потенциал глобального потепления (GWP)» . Управление энергетической информации США . Проверено 26 апреля 2011 . Индекс, используемый для сравнения относительного радиационного воздействия различных газов без прямого расчета изменений атмосферных концентраций. ПГП рассчитываются как отношение радиационного воздействия, которое может возникнуть в результате выброса одного килограмма парникового газа, к выбросу одного килограмма углекислого газа за фиксированный период времени, например 100 лет.
  23. ^ https://web.archive.org/web/20160131050350/http://www.grida.no/climate/ipcc_tar/wg1/247.htm
  24. ^ «CO2e» . www3.epa.gov . Проверено 27 июня 2020 .
  25. ^ "Концентрации парниковых газов в атмосфере - Обоснование" . Европейское агентство по окружающей среде . 2020-02-25 . Проверено 28 июня 2020 .
  26. ^ Gohar, LK; Блеск, КП (2007). «Эквивалент CO2 и его использование для понимания климатических последствий повышения концентрации парниковых газов» . Погода . 62 (11): 307–311. DOI : 10.1002 / wea.103 .
  27. ^ Веддерберн-Бисшоп, Джерард и др. (2015). «Забытые трансформационные меры: последствия исключения краткосрочных выбросов и краткосрочных прогнозов в учете парниковых газов» . Международный журнал изменения климата: воздействия и ответные меры . РМИТ Common Ground Publishing . Проверено 16 августа 2017 года .
  28. ^ Ocko, Илисса Б .; Гамбург, Стивен П .; Джейкоб, Дэниел Дж .; Кейт, Дэвид В .; Кеохан, Натаниэль О .; Оппенгеймер, Майкл; Рой-Мэйхью, Джозеф Д.; Schrag, Daniel P .; Пакала, Стивен В. (2017). «Разоблачить временные компромиссы в дебатах о климатической политике». Наука . 356 (6337): 492–493. Bibcode : 2017Sci ... 356..492O . DOI : 10.1126 / science.aaj2350 . ISSN 0036-8075 . PMID 28473552 . S2CID 206653952 .   
  29. ^ Денисон, Стив; Форстер, Пирс М; Смит, Кристофер Дж (2019-11-18). «Руководство по показателям выбросов для определяемых на национальном уровне вкладов в соответствии с Парижским соглашением» . Письма об экологических исследованиях . 14 (12): 124002. DOI : 10,1088 / 1748-9326 / ab4df4 . ISSN 1748-9326 . 
  30. ^ «Глоссарий: Эквивалент углекислого газа - объяснение статистики» . ec.europa.eu . Проверено 28 июня 2020 .
  31. ^ "Насколько чистый ваш электромобиль?" . Союз неравнодушных ученых . Проверено 2 июля 2020 .
  32. ^ Уайтхед, Джейк (2019-09-07). «Правда о выбросах электромобилей» . www.realclearscience.com . Проверено 2 июля 2020 .

Источники [ править ]

Отчеты МГЭИК [ править ]

  • Schimel, D .; Alves, D .; Enting, I .; Heimann, M .; и другие. (1995). «Глава 2: Радиационное воздействие изменения климата» . Изменение климата 1995: Наука об изменении климата . Вклад Рабочей группы I во Второй оценочный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата. С. 65–132.
  • Ramaswamy, V .; Boucher, O .; Haigh, J .; Hauglustaine, D .; и другие. (2001). «Глава 6: Радиационное воздействие изменения климата» . Изменение климата 2001: научная основа . Вклад Рабочей группы I в Третий оценочный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата. С. 349–416.
  • Forster, P .; Ramaswamy, V .; Artaxo, P .; Berntsen, T .; и другие. (2007). «Глава 2: Изменения в атмосферных компонентах и ​​радиационном воздействии» (PDF) . Изменение климата 2013: основы физических наук . Вклад Рабочей группы I в Четвертый оценочный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата. С. 129–234.
  • Myhre, G .; Shindell, D .; Bréon, F.-M .; Collins, W .; и другие. (2013). «Глава 8: Антропогенное и естественное радиационное воздействие» (PDF) . Изменение климата 2013: основы физических наук . Вклад Рабочей группы I в Пятый оценочный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата. С. 659–740.

Другие источники [ править ]

  • Альварес (2018). «Оценка выбросов метана из цепочки поставок нефти и газа в США» . Наука . 361 (6398): 186–188. DOI : 10.1126 / science.aar7204 . PMC  6223263 . PMID  29930092 .
  • Etminan, M .; Myhre, G .; Highwood, EJ; Блеск, КП (2016-12-28). «Радиационное воздействие двуокиси углерода, метана и закиси азота: значительный пересмотр радиационного воздействия метана: Радиационное воздействие парниковых газов» . Письма о геофизических исследованиях . 43 (24): 12, 614-12, 623. DOI : 10.1002 / 2016GL071930 .
  • Дервент, Р.Г. (07.10.2018). «Водород для отопления: атмосферные воздействия. Обзор литературы» (PDF) . Исследовательский доклад BEIS .
  • Мортон, Адам (26 августа 2020 г.). «Выбросы метана при добыче газа означают, что выбросы в Австралии могут быть на 10% выше, чем сообщалось» . Хранитель . ISSN  0261-3077 . Проверено 26 августа 2020 .
  • Оливье, JGJ; Питерс, JAHW (2020). Тенденции глобального CO2и общие выбросы парниковых газов (2020 г.) (PDF) (Отчет). Гаага: PBL Нидерландское агентство по оценке окружающей среды.

Внешние ссылки [ править ]

  • Список потенциалов глобального потепления и продолжительности жизни в атмосфере от Агентства по охране окружающей среды США
  • GWP и различные значения CO2е объяснил

Библиография [ править ]

  • Гохар и Шайн, аналог CO
    2    и его использование для понимания климатических эффектов повышения концентрации парниковых газов     , Weather, ноябрь 2007 г., стр. 307–311.