全球变暖潜势
全球变暖潜势（英语：Global Warming Potential，缩写：GWP），亦作全球升温潜能值，是衡量温室气体对全球变暖影响的一种手段。是将特定气体和相同质量二氧化碳比较之下，造成全球变暖的相对能力。二氧化碳的全球变暖潜势定义为1。全球变暖潜势是温室效应的影响因子之一[1]。
计算全球变暖潜势时，一般会以一段特定长度的评估期间为准（如一百年），提到全球变暖潜势时也需一并说明其评估期间的长度。
在京都议定书中受到管制的物质有二种：一种是具有很高的全球变暖潜势，另一种是全球变暖潜势不大，但在地球大气层中的浓度正快速上升。
影响因素
[编辑]一化学物质的全球变暖潜势和以下因素有关：
- 化学物质对于红外线的其吸收能力。
- 其吸收光谱波长的范围。
- 化学物质在大气中的寿命。
若化学物质的全球变暖潜势很高，表示其对红外线的吸收能力很强，且在大气中的寿命也很长。至于全球变暖潜势和吸收光谱波长的关系比较复杂，即使一气体在特定波长吸收红外线辐射的效果很好，但该波长范围的红外线辐射已被大气所吸收，气体本身的全球变暖潜势也不会很高。若一气体吸收红外线辐射的波长范围恰好是大气所吸收的波长范围外，其全球变暖潜势就会比较高。全球变暖潜势和波长之间的函数关系已经用实验的方式求得，而且也已有图表可查阅。[2]
温室气体的全球变暖潜势和其红外线光谱有关，可以利用红外吸收光谱法研究温室气体，来了解人类活动对全球气候变化的影响。
计算全球变暖潜势
[编辑]辐射效应提供了一种简化的方式来在许多可能影响气候的因素之间互相比较，而全球变暖潜势也是一种有关辐射特性的简化指标，可以用来估测及比较许多不同气体的排放对气候系统的潜在影响。全球变暖潜势和许多因素有关，包括各种气体相对二氧化碳的辐射效率、气体的浓度及气体相对于二氧化碳，在大气中的衰减[3]。
政府间气候变化专门委员会（IPCC）计算全球变暖潜势的数值，此数值是普遍被接受的数值，在1996年至2001年之间有轻微的变动。在IPCC第三次评估报告中有定义GWP的计算方式[4]。一化学物质的全球变暖潜势定义为从开始释放一公斤该物质起，一段时间内辐射效应的对时间积分，相对于同条件下释放一公斤参考气体（二氧化碳）对应时间积分的比值：
![{\displaystyle GWP\left(x\right)={\frac {\int _{0}^{TH}a_{x}\cdot \left[x(t)\right]dt}{\int _{0}^{TH}a_{r}\cdot \left[r(t)\right]dt}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/0758cd90c59d6fac83586a5e70ba880457ed0fac)
其中TH是计算时的评估期间长度；ax是一公斤气体的辐射效率（单位为Wm-2 kg-1）；x(t)则是在一公斤气体在t=0时间释放到大气后，随时间衰减之后的比例。分子是待测化学物质的积分量，分母则是二氧化碳的积分量。随着时间变化，辐射效率ax及ar可能不是常数。许多温室气体吸收红外线辐射的量和其浓度成正比，但有些重要的温室气体（如二氧化碳、甲烷、一氧化二氮）目前的红外线吸收量和其浓度成非线性的关系，而且未来也可能仍然是非线性关系。
由于全球变暖潜势是以二氧化碳的的数据为基准，且二氧化碳红外线吸收量和其浓度成非线性的关系，因此此非线性关系会影响所有气体的全球变暖潜势。若不考虑二氧化碳非线性的调整，会低估其他温室气体的全球变暖潜势。
全球变暖潜势和气体在大气中衰减的速率有关，这方面的资料多半无法得到准确的数值，其数值不能视为精确无误。因此在引述全球变暖潜势的资料时时需标注其数据的来源。
混合气体的全球变暖潜势不易计算，其数据无法用单纯将成分气体的全球变暖潜势加权后产生。
在京都议定书中的使用
[编辑]在制订京都议定书时，参与成员决定(decision 2/CP.3) [2]（页面存档备份，存于互联网档案馆）在计算温室气体的产生及减量时，使用依照IPCC第二次评估报告所列的方式来计算全球变暖潜势，以便将各种温室气体转换为可比较的二氧化碳当量。
评估期间的重要性
[编辑]一物质的全球变暖潜势和其计算时使用的评估期间长短有关，在空气中很快就分解的气体可能在评估期间初期对潜势有很大的影响，但在评估期间的中后期，因部分气体已被分解，对潜势的影响就会大为降低。依照IPCC第二次评估报告的结果，甲烷20年的全球变暖潜势为72，但100年的全球变暖潜势为25。不过不是所有温室气体的全球变暖潜势都评估期间加长而变小，如六氟化硫20年的全球变暖潜势为16,300，但100年的全球变暖潜势为22,800。
一般来言，法规中的全球变暖潜势其评估时间都是以一百年为准。如加州空气资源局的相关法规。
数据
[编辑]以下的数据是以二氧化碳为评估的基准气体，因此二氧化碳的全球变暖潜势为1。
| 温室气体 | 生命期（年） | 全球变暖潜势的评估时间 | ||
|---|---|---|---|---|
| 甲烷 | 12 (12) | 72 (62) | 25 (23) | 7.6 (7) |
| 一氧化二氮 | 114 (114) | 289 (275) | 298 (296) | 153 (156) |
| HFC-23（氢氟碳化合物） | 270 (260) | 12,000 (9400) | 14,800 (12,000) | 12,200 (10,000) |
| HFC-134a（氢氟碳化合物） | 14 (13.8) | 3,830 (3,300) | 1,430 (1,300) | 435 (400) |
| 六氟化硫 | 3200 (3,200) | 16,300 (15,100) | 22,800 (22,200) | 32,600 (32,400) |
| 全氟三丁胺（PFTBA） | 7,100[7][8] | |||
虽然水蒸气吸收红外线辐射的能力很强，也是目前地球最主要的温室气体，不过因为水蒸气在大气中的浓度和温度有关，其凝结的云雾能反射阳光降低地表温度，而且水面占了71%的地表无法改善大气中的水蒸气的含量；因此未计算水蒸气的全球变暖潜势。
参照
[编辑]参考资料
[编辑]- ^ 中华民国行政院人事行政局，环境治理与可持续发展，胡耀祖,p47,http://www.rad.gov.tw/book-no3/pdf/01_5.pdf[永久失效链接]
- ^ Matthew Elrod, "Greenhouse Warming Potential Model." （页面存档备份，存于互联网档案馆） Based on Journal of Chemical Education, Vol 76, pp. 1702-1705, December 1999
- ^ 存档副本. [2010-12-01]. （原始内容存档于2008-03-03）.
- ^ IPCC 2001 Third Assessment Report （页面存档备份，存于互联网档案馆）
- ^ 2007 IPCC AR4 p212 [1] （页面存档备份，存于互联网档案馆）
- ^ 2001 IPCC TAR 存档副本. [2007-03-29]. （原始内容存档于2007-03-29）.
- ^ 科學家發現新溫室氣體 暖化能力強於二氧化碳7千倍. [2013-12-14]. （原始内容存档于2013-12-14）.
- ^ University of Toronto team discovers new long-lived greenhouse gas with GWP of 7,100. [2013-12-14]. （原始内容存档于2013-12-14）.
外部链接
[编辑]- 2007年联合国跨政府气候变化小组第4次评估报告Working Group 1 (WG1) 及报告的第2章(Changes in Atmospheric Constituents and in Radiative Forcing（页面存档备份，存于互联网档案馆）) 其中包括GWP的资讯。
- 2001 IPCC Third Assessment Report (TAR) page on Global Warming Potentials及Direct GWP.
- List of Global Warming Potentials and Atmospheric Lifetimes 美国国家环境保护局
- Greenhouse Gases and Global Warming Potential Values, Excerpt from the Inventory of U.S. Greenhouse Gas Emissions and Sinks: 1990-2000（页面存档备份，存于互联网档案馆） 美国国家环境保护局
- An overview of the role of H2O as a greenhouse gas（页面存档备份，存于互联网档案馆）
- GWP and the different meanings of CO2e explained（页面存档备份，存于互联网档案馆）
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