Küresel ısınma potansiyeli - Global warming potential

Küresel ısınma potansiyeli ( GWP ) olan ısı herhangi tarafından emilen sera gazı olarak atmosfer aynı tarafından absorbe edilecek ısı bir katı olarak, kütle arasında karbon dioksit ( CO
2
). CO için GWP 1'dir
2
. Diğer gazlar için bu, gaza ve zaman çerçevesine bağlıdır.

Karbon dioksit eşdeğeri ( CO
2
e veya CO
2
eq veya CO
2
-e) GWP'den hesaplanır. Ağırlık veya konsantrasyon olarak ölçülebilir . Herhangi bir gaz miktarı için, CO miktarıdır.
2
bu da dünyayı o gazın miktarı kadar ısıtır. Böylece farklı gazların iklim etkilerini ölçmek için ortak bir ölçek sağlar. GWP çarpı diğer gaz miktarı olarak hesaplanır. Örneğin, bir gazın GWP'si 100 ise, iki ton gazın CO'su vardır.
2
e 200 ton ve atmosferdeki gazın milyonda 1
kısmı CO'ya sahiptir
2
e milyonda 100 parça.

değerler

Karbondioksit referanstır. Kullanılan zaman periyodundan bağımsız olarak 1 GWP'ye sahiptir. CO
2
emisyonlar atmosferik CO konsantrasyonlarında artışa neden olur
2
bu binlerce yıl sürecek. 20, 100 ve 500 yıllık GWP değerlerine ilişkin tahminler, Hükümetlerarası İklim Değişikliği Paneli'nin raporlarında periyodik olarak derlenmekte ve revize edilmektedir :

  • SAR (1995)
  • TAR (2001)
  • AR4 (2007)
  • AR5 (2013)
  • AR6 (2021)

Son raporlar daha bilimsel doğruluğu yansıtsa da ülkeler ve şirketler emisyon raporlarında karşılaştırma amacıyla SAR ve AR4 değerlerini kullanmaya devam ediyor. AR5, 500 yıllık değerleri atladı, ancak büyük miktarda belirsizlik içeren iklim-karbon geri bildirimi (f) dahil olmak üzere GWP tahminlerini tanıttı.

GWP değerleri ve ömürleri Ömür
(yıl)
Küresel ısınma potansiyeli, GWP
20 yıl 100 yıl 500 yıl
metan CH
4
12.4 56
72
84 / 86f
96
21
25
28 / 34f
32
39f (biyojenik)
40f (fosil)
6.5
7.6
Azot oksit ( N
2
O
)
121.0 280
289
264 / 268f
310
298
265 / 298f
170
153
HFC-134a ( hidroflorokarbon ) 13.4 3710 / 3790f 1300 / 1550f 435
CFC-11 ( kloroflorokarbon ) 45.0 6900 / 7020f 4660 / 5350f 1620
Karbon tetraflorür (CF 4 / PFC-14) 50.000 4880 / 4950f 6630 / 7350f 11.200
HFC-23 ( hidroflorokarbon ) 222 12.000
10.800
14.800
12.400
12.200
Kükürt heksaflorür SF
6
3.200 16.300
17.500
22.800
23.500
32.600
Hidrojen (H 2 ) 4–7 Yok 4.3 Yok

IPCC, burada gösterilmeyen diğer birçok maddeyi listeler. Bazıları yüksek GWP'ye sahiptir, ancak atmosferde yalnızca düşük bir konsantrasyona sahiptir. Tüm florlu gazların toplam etkisinin, tüm sera gazı emisyonlarının %3'ü olduğu tahmin edilmektedir.

Tabloda verilen değerler, aynı bileşik kütlesinin analiz edildiğini varsaymaktadır; farklı oranlar bir maddenin diğerine dönüştürülmesinden kaynaklanacaktır. Örneğin, metan gazının karbondioksite yakılması , küresel ısınmanın etkisini azaltacaktır, ancak 25:1'den daha küçük bir faktörle, çünkü yakılan metan kütlesi salınan karbondioksit kütlesinden daha azdır (oran 1:2.74). Eğer yanma sonrasında, 25 kişilik GWP'ye sahiptir metan 1 ton başlarysanız 2,74 ton olurdu CO
2
, her tonunun GWP'si 1 olan bu, küresel ısınma etkisini 25:2.74 oranında (yaklaşık 9 kat) azaltan 22.26 ton GWP'lik net bir azalmadır.

Kyoto Protokolü ve UNFCCC'de Kullanım

Kyoto Protokolü altında, 1997 yılında Taraflar Konferansı, IPCC İkinci Değerlendirme Raporu için hesaplanan GWP değerlerinin çeşitli sera gazı emisyonlarını sera gazı emisyonlarına dönüştürmek için kullanılacağına karar vererek (karar 2/CP.3) uluslararası raporlamayı standartlaştırdı. karşılaştırılabilir CO
2
eşdeğerler.

Bazı ara güncellemelerden sonra, 2013'te bu standart, BM İklim Değişikliği Çerçeve Sözleşmesi'nin (UNFCCC, karar 24/CP.19) Varşova toplantısında yeni bir 100 yıllık GWP değerleri seti kullanılmasını gerektirecek şekilde güncellendi. Bu değerleri Ek III'te yayınladılar ve 2007'de yayınlanan Hükümetlerarası İklim Değişikliği Paneli'nin 4. Değerlendirme Raporundan aldılar.

Bu 2007 tahminleri, 2020'ye kadar uluslararası karşılaştırmalar için hala kullanılmaktadır, ancak ısınma etkileri üzerine yapılan en son araştırma, yukarıdaki tabloda gösterildiği gibi başka değerler bulmuştur.

Sera gazı Kimyasal formül 100 yıllık Küresel ısınma potansiyelleri
(2013-2020 karşılaştırmaları için 2007 tahminleri)
Karbon dioksit CO 2 1 0
Metan CH 4 25 0
azot oksit K 2 O 298 0
Hidroflorokarbonlar (HFC'ler)
HFC-23 CHF 3 14800 0
Diflorometan (HFC-32) CH 2 F 2 675 0
Florometan (HFC-41) CH 3 F 92 0
HFC-43-10mee CF 3 CHFCHFCF 2 CF 3 1640 0
Pentafloroetan (HFC-125) Cı- 2 HF 5 3500 0
HFC-134 C 2 H 2 F 4 (CHF 2 CHF 2 ) 1100 0
1,1,1,2-Tetrafloroetan (HFC-134a) C 2 H 2 F 4 (CH 2 FCF 3 ) 1430 0
HFC-143 C 2 H 3 F 3 (CHF 2 CH 2 F) 353 0
1,1,1-Trifloroetan (HFC-143a) C 2 H 3 F 3 (CF 3 CH 3 ) 4470 0
HFC-152 CH 2 FCH 2 F 53 0
HFC-152a C 2 H 4 F 2 (CH 3 CHF 2 ) 124 0
HFC-161 CH 3 CH 2 F 12 0
1,1,1,2,3,3,3-Heptafloropropan (HFC-227ea) Cı- 3 HF7 3220 0
HFC-236cb CH 2 FCF 2 CF 3 1340 0
HFC-236ea CHF 2 CHFC 3 1370 0
HFC-236fa Cı- 3 , H 2 F 6 9810 0
HFC-245ca Cı- 3 , H 3 F 5 693 0
HFC-245fa CHF 2 CH 2 CF 3 1030 0
HFC-365mfc CH 3 CF 2 CH 2 CF 3 794 0
perflorokarbonlar
Karbon tetraflorür - PFC-14 CF 4 7390 0
Heksafloroetan – PFC-116 2 F 6 12200 0
Oktafloropropan – PFC-218 Cı- 3 F 8 8830 0
Perflorobütan – PFC-3-1-10 Cı- 4 F 10 8860 0
Oktaflorosiklobütan – PFC-318 cC 4 F 8 10300 0
Perfluouropentan - PFC-4-1-12 Cı- 5 F 12 9160 0
Perfloroheksan – PFC-5-1-14 6 F 14 9300 0
Perflorodekalin - PFC-9-1-18b C 10 F 18 7500 0
perflorosiklopropan cC 3 F 6 17340 0
Kükürt heksaflorür (SF 6 )
kükürt heksaflorür SF 6 22800 0
Azot triflorür (NF 3 )
azot triflorür NF 3 17200 0
Florlu eterler
HFE-125 CHF 2 OCF 3 14900 0
Bis(diflorometil) eter (HFE-134) CHF 2 OCHF 2 6320 0
HFE-143a CH 3 OCF 3 756 0
HCFE-235da2 CHF 2 OCHClCF 3 350 0
HFE-245cb2 CH 3 OCF 2 CF 3 708 0
HFE-245fa2 CHF 2 OCH 2 CF 3 659 0
HFE-254cb2 CH 3 OCF 2 CHF 2 359 0
HFE-347mcc3 CH 3 OCF 2 CF 2 CF 3 575 0
HFE-347pcf2 CHF 2 CF 2 OCH 2 CF 3 580 0
HFE-356pcc3 CH 3 OCF 2 CF 2 CHF 2 110 0
HFE-449sl (HFE-7100) C 4 F9OCH 3 297 0
HFE-569sf2 (HFE-7200) C 4 F9OC 2 H 5 59 0
HFE-43-10pccc124 (H-Galden 1040x) CHF 2 OCF 2 OC 2 F 4 OCHF 2 1870 0
HFE-236ca12 (HG-10) CHF 2 OCF 2 OCHF 2 2800 0
HFE-338pcc13 (HG-01) CHF 2 OCF 2 CF 2 OCHF 2 1500 0
(CF 3 ) 2 CFOCH 3 343 0
CF 3 CF 2 , CH 2 , OH 42 0
(CF 3 ) 2 CHOH 195 0
HFE-227ea CF 3 CHFOCF 3 1540 0
HFE-236ea2 CHF 2 OCHFCF 3 989 0
HFE-236fa CF 3 CH 2 OCF 3 487 0
HFE-245fa1 CHF 2 CH 2 OCF 3 286 0
HFE-263fb2 CF 3 CH 2 OCH 3 11 0
HFE-329mcc2 CHF 2 CF 2 OCF 2 CF 3 919 0
HFE-338mcf2 CF 3 CH 2 OCF 2 CF 3 552 0
HFE-347mcf2 CHF 2 CH 2 OCF 2 CF 3 374 0
HFE-356mek3 CH 3 OCF 2 CHFCF 3 101 0
HFE-356pcf2 CHF 2 CH 2 OCF 2 CHF 2 265 0
HFE-356pcf3 CHF 2 OCH 2 CF 2 CHF 2 502 0
HFE-365mcfI olacak t3 CF 3 CF 2 CH 2 OCH 3 11 0
HFE-374pc2 CHF 2 CF 2 OCH 2 CH 3 557 0
- (CF 2 ) 4 -CH (OH) - 73 0
(CF 3 ) 2 ŞOK 2 380 0
(CF 3 ) 2 CHOCH 3 27 0
perfloropolieterler
PFPMIE CF 3 OCF(CF 3 )CF 2 OCF 2 OCF 3 10300 0
Triflorometil kükürt pentaflorür (SF 5 CF 3 )
triflorometil kükürt pentaflorür SF 5 CF 3 17 0

Zaman ufkunun önemi

Bir maddenin GWP'si, potansiyelin hesaplandığı yıl sayısına (bir alt simge ile gösterilir) bağlıdır. Atmosferden hızla uzaklaştırılan bir gazın başlangıçta büyük bir etkisi olabilir, ancak daha uzun süreler boyunca, uzaklaştırıldığı için daha az önemli hale gelir. Bu nedenle metan 100 yılda 34 (GWP 100 = 34) ancak 20 yılda 86 (GWP 20 = 86) potansiyeline sahiptir ; tersine kükürt heksaflorürün GWP'si 100 yılda 22.800, 20 yılda ise 16.300'dür (IPCC Üçüncü Değerlendirme Raporu). GWP değeri, gaz konsantrasyonunun atmosferde zamanla nasıl bozulduğuna bağlıdır. Bu genellikle tam olarak bilinmez ve bu nedenle değerler kesin olarak kabul edilmemelidir. Bu nedenle bir GWP'den alıntı yaparken hesaplamaya bir referans vermek önemlidir.

Bir gaz karışımı için GWP, tek tek gazların GWP'lerinin kütle kesri ağırlıklı ortalamasından elde edilebilir.

Genellikle, düzenleyiciler tarafından 100 yıllık bir zaman dilimi kullanılır.

Su buharı

Su buharı birincil sera gazlarından biridir , ancak bazı sorunlar GWP'sinin doğrudan hesaplanmasını engellemektedir. Bu daha fazla ve daha geniş bir absorpsiyon bantları ile derin bir kızılötesi absorpsiyon spektrumu CO
2
ve ayrıca düşük soğurma spektral bölgelerinde sıfırdan farklı miktarda radyasyonu soğurur. Daha sonra, atmosferdeki konsantrasyonu hava sıcaklığına ve su mevcudiyetine bağlıdır; Örneğin, ~16 °C'lik bir küresel ortalama sıcaklık kullanmak, deniz seviyesinde ortalama ~18.000ppm nem oluşturur ( CO
2
~400ppm ve dolayısıyla [H 2 O]/[ CO konsantrasyonları
2
] ~ 45x). Diğer GHG'den farklı olarak, su buharı çevrede bozunmaz, bu nedenle bazı zaman ufku boyunca bir ortalama veya yukarıdaki "zamana bağlı bozunma" ile tutarlı başka bir ölçü, qv, yapay veya fazlalığın zamana bağlı bozunması yerine kullanılmalıdır. CO
2
moleküller. Hesaplamasını zorlaştıran diğer konular, Dünya'nın sıcaklık dağılımı ve Kuzey ve Güney yarım küredeki farklı kara kütleleridir.

Eleştiri ve diğer metrikler

Küresel Sıcaklık değişimi Potansiyeli (GTP) gazları karşılaştırmak için başka bir yoludur. GWP, emilen ısıyı tahmin ederken, GTP, aynı kütle CO2'nin sıcaklık artışına göre, bir sera gazının neden olduğu önümüzdeki 20, 50 veya 100 yıl içinde dünyanın ortalama yüzey sıcaklığında ortaya çıkan artışı tahmin ediyor.
2
neden olur. GTP'nin hesaplanması, dünyanın, özellikle okyanusların ısıyı nasıl emeceğinin modellenmesini gerektirir. GTP, GWP ile aynı IPCC tablolarında yayınlanır.

GWP * sabit miktara SLCPs emisyonlarının hızında bir değişiklik ile ilgili, metan gibi kısa ömürlü iklim kirletici (SLCP) daha iyi yararlanılması için önerilmiştir CO
2
.

Küresel ısınma potansiyelinin hesaplanması

GWP aşağıdaki faktörlere bağlıdır:

Yüksek bir GWP, büyük bir kızılötesi absorpsiyon ve uzun bir atmosferik kullanım ömrü ile ilişkilidir. GWP'nin absorpsiyon dalga boyuna bağımlılığı daha karmaşıktır. Bir gaz belirli bir dalga boyunda radyasyonu verimli bir şekilde emse bile, atmosfer o dalga boyundaki radyasyonun çoğunu zaten emerse, bu GWP'sini fazla etkilemeyebilir. Bir gaz, atmosferin oldukça şeffaf olduğu bir dalga boyları "penceresinde" emerse en fazla etkiye sahiptir. GWP'nin dalga boyunun bir fonksiyonu olarak bağımlılığı ampirik olarak bulunmuş ve bir grafik olarak yayınlanmıştır.

Bir sera gazının GWP'si doğrudan kızılötesi spektrumuna bağlı olduğundan, sera gazlarını incelemek için kızılötesi spektroskopinin kullanılması , insan faaliyetlerinin küresel iklim değişikliği üzerindeki etkisini anlama çabasında merkezi olarak önemlidir .

Tıpkı radyoaktif baskısı birbirlerini, küresel ısınma potansiyellerine iklim sistemini etkileyen inanılan çeşitli faktörleri (GWP'ler) potansiyel bir gelecek tahmin etmek için kullanılabilir ışınım özelliklerinin dayalı basitleştirilmiş indeksin bir türüdür karşılaştırarak basitleştirilmiş araç sağlar farklı gazların emisyonlarının göreceli anlamda iklim sistemi üzerindeki etkileri. GWP, her bir gazın karbon dioksite göre radyasyon verimliliği (kızılötesi soğurma yeteneği) ve ayrıca her bir gazın bozunma hızı (belirli bir sayıda atmosferden atılan miktar) dahil olmak üzere bir dizi faktöre dayanmaktadır. yıl) karbondioksite göre.

Kapasitesi ışınımsal (RF) olarak boşluğa kaybolacak olan sera gazı tarafından emilen birim zaman başına birim alan başına düşen enerji miktarının, vardır. Şu formülle ifade edilebilir:

burada i alt simgesi 10 ters santimetrelik bir aralığı temsil eder . Abs ı bu aralıkta numunenin entegre kızılötesi absorbans temsil eder ve F ı o aralık için RF temsil eder.

Hükümetlerarası İklim Değişikliği Paneli (IPCC) GWP nasıl hesaplandığını bir tam tanımı IPCC'nin 2001 Değerlendirme Raporunda bulunan olmaktır 1996 ile 2001 arasında biraz değişmiş GWP için genel kabul görmüş değerler sağlar. GWP, 1 kg eser maddenin anlık salınımından kaynaklanan zamana entegre ışınımsal zorlamanın 1 kg referans gazınkine göre oranı olarak tanımlanır:

burada TH, hesaplamanın dikkate alındığı zaman ufkudur; a x , maddenin atmosferik bolluğundaki bir birim artıştan kaynaklanan ışınım verimidir (yani, Wm -2 kg -1 ) ve [x(t)], maddenin anlık salınımını takiben maddenin bolluğundaki zamana bağlı bozunmadır. t=0 anında. Payda, referans gaz için karşılık gelen miktarları içerir (yani CO
2
). Işınım verimleri a x ve a r zaman içinde mutlaka sabit değildir. Birçok sera gazı tarafından kızılötesi radyasyonun absorpsiyonu, bolluklarına göre lineer olarak değişirken, birkaç önemli gaz, mevcut ve muhtemel gelecekteki bolluklar için lineer olmayan davranış sergiler (örneğin, CO2
2
CH 4 ve N 2 O). Bu gazlar için, göreceli ışınımsal zorlama, bolluğa ve dolayısıyla benimsenen gelecek senaryosuna bağlı olacaktır.

Tüm GWP hesaplamaları CO ile bir karşılaştırma olduğundan
2
doğrusal olmayan, tüm GWP değerleri etkilenir. Yukarıda yapıldığı gibi aksini varsaymak, diğer gazlar için daha ayrıntılı bir yaklaşımdan daha düşük GWP'lere yol açacaktır. Bunu açıklığa kavuşturmak,
CO'yu arttırırken
2
daha az ve ışınım emilimi üzerinde daha az etkisi ppm konsantrasyonu arttıkça sahiptir, metan ve azot oksit gibi daha güçlü sera gazları için farklı ısı soğurma frekanslarına sahip CO
2
CO kadar doldurulmamış (doymuş)
2
, bu nedenle bu gazların artan ppm'leri çok daha önemlidir.

karbondioksit eşdeğeri

Karbon dioksit eşdeğeri ( CO
2
e veya CO
2
eq veya CO
2
-e) GWP'den hesaplanır. Ağırlık veya konsantrasyon olarak ölçülebilir. Herhangi bir gaz miktarı için, CO miktarıdır.
2
bu da dünyayı o gazın miktarı kadar ısıtır. Böylece farklı gazların iklim etkilerini ölçmek için ortak bir ölçek sağlar. GWP çarpı diğer gaz miktarı olarak hesaplanır.

Ağırlık olarak, CO
2
e CO'nun ağırlığıdır
2
başka bir gazın belirli bir ağırlığı kadar dünyayı ısıtacak olan; GWP çarpı diğer gazın ağırlığı olarak hesaplanır. Örneğin, bir gazın GWP'si 100 ise, iki ton gazın CO'su vardır.
2
e 200 ton ve 9 ton gaz CO var
2
e 900 ton.

Konsantrasyon olarak, CO
2
e CO konsantrasyonudur
2
Dünyayı başka bir gazın veya atmosferdeki tüm gazların ve aerosollerin belirli bir konsantrasyonu kadar ısıtacak; GWP çarpı diğer gaz(lar)ın konsantrasyonu olarak hesaplanır. Örneğin CO
2
Milyonda 500 parçadan oluşan e, dünyayı milyonda 500 parça
CO2 kadar ısıtan atmosferik gazların bir karışımını yansıtacaktır.
2
ısıtacaktı.

CO
2
e hesaplamalar, gazlar atmosferde bozunduğundan veya doğal olarak farklı oranlarda emildiğinden, tipik olarak 100 yıl veya 20 yıl olmak üzere seçilen zaman ölçeğine bağlıdır.

Aşağıdaki birimler yaygın olarak kullanılır:

  • BM iklim değişikliği panelinde (By IPCC milyar metrik ton = n × 10:) 9 ton arasında CO
    2
    eşdeğeri (Gt CO
    2
    eşdeğer)
  • Endüstride: milyon metrik ton karbondioksit eşdeğeri (MMTCDE) ve MMT CO
    2
    eq.
  • Araçlar için: mil başına karbon dioksit eşdeğeri gram (g CO2
    2
    e/mil) veya kilometre başına (g CO2
    2
    e/km)

Örneğin, yukarıdaki tablo 20 yıl boyunca metan için GWP'yi 86'da ve azot oksidi 289'da göstermektedir, bu nedenle 1 milyon ton metan veya azot oksit emisyonu sırasıyla 86 veya 289 milyon ton karbondioksit emisyonuna eşdeğerdir.

Ayrıca bakınız

Referanslar

Notlar

Kaynaklar

IPCC raporları

Diğer kaynaklar

Dış bağlantılar

bibliyografya