长寿命温室气体CH_4、N_2O的辐射强迫和全球增温潜能的研究

【摘要】：在全球变暖的趋势下,大气中温室气体的浓度增加对地面能量的收支和全球气候变化有着非常重要的影响,这引起了人们的普遍关注。为了减缓全球增暖,必须限制这些温室气体的排放。对全球气候变暖有主要贡献的C02、、CH4、N20等长寿命温室气体,均被列入《京都议定书》要求控制排放。在前人工作的基础上,本文将采用GWP、GTP等评估方法来研究CH4和N2O这两种重要的长寿命温室气体,计算它们的辐射强迫和未来10～500年的全球增温潜能和全球温变潜能,并对不同的排放测量方法进行比较和评估。 本文采用基于相关k-分布法的998带长波辐射传输模式,利用2套不同的大气廓线资料,计算了晴空大气和有云大气下C02、CH4和N20全球平均的瞬时辐射效率和平流层调整的辐射效率。由计算结果得出：1、经过平流层温度调整,CO2、CH4和N2O的辐射效率均相对减小,这取决与平流层温度调整后,温度廓线对对流层顶净辐射通量的影响为负增益。2、与IPCC(2007)的结果比较,CO2、CH4和N2O未作大气寿命调整的辐射效率均相对偏高。分析可知,引起这种结果的原因可能有：本文所用的是更新了的温室气体浓度,与IPCC(2007)相比浓度增加；计算所用模式方案的差异。 进一步,根据CO2、CH4和N2O更新的辐射效率计算了CH4、N2O未来20、100、500年的GWP和GTP,并分别计算了它们脉冲排放和持续排放在未来500年内引起的地表温度变化。结果表明：1、对于脉冲排放等量的气体,CH4和N2O的GWP值与对应的GTPP值相比显著偏高。这是因为,对比SF6等在大气中可停留上千年甚至上万年的超长寿命温室气体,CH4和N20的大气寿命相对较短,GWP值大大高估了这类气体脉冲排放对气候变化的影响。2、对比GTPS值和GWP值可以发现,两者的差别要比同一气体相同时间范围的GTPP值与GWP值的差别小,并且随着时间范围的增大,GTPS值与GWP值差别逐渐减小。 在现实中,CH4、N2O的排放量是持续增加的,而GTPS恰恰考虑了气体持续排放对地表温度的变化所产生的相对影响。通过比较和分析可知,GTPS是评价CH4、N2O这类长寿命温室气体排放对全球气候影响的较优方案,可以为国家针对目前持续排放这类温室气体的特定工业和农业进行政策制定和产业调整提供很好的技术支持。