PDF《CH4 和N2O 的辐射强迫与全球增温潜能》

18 and

268 for sustained emissions, and 0.24 and

233 for pulse emissions. These results indicate that CH4 and N2O will still play a critical role in 收稿日期 2012?02?06,2012?10?30 收修定稿 资助项目 国家重点基础研究计划 2010CB955703 作者简介 张华,女,1965 年出生,博士,研究员,主要从事大气辐射传输、温室气体辐射强迫与全球增温潜能等方面研究. E-mail: [email protected] ? ? 大? ? 气? ? 科? ? 学? Chinese Journal of Atmospheric Sciences

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746 future global warming, second only to CO2. Keywords CH4, N2O, Greenhouse gases, Radiative efficiency, Global warming potential (GWP), Global temperature potential (GTP)

1 引言 研究表明,自工业革命以来,大气中温室气体 的含量大大增加,对大气组成、辐射强迫和全球气 候变化都具有重要影响,而且对全球气候变暖有主 要贡献.为了减缓全球增暖,必须限制这些温室气 体的排放量.因此,二氧化碳(CO2) 、甲烷(CH4) 、 氧化亚氮(N2O)和卤化碳等长寿命温室气体,均 被列入《京都议定书》中要求控制它们的排放量. 作为主要的温室气体,CH

4、N2O 具有大气含 量较高、受人类活动影响大,气体分子辐射吸收能 力较强,大气寿命较长等特性.首先,CO

2、CH4 和N2O 的大气含量在均匀混合的温室气体中居于 前三位(非均匀混合的水汽和臭氧除外) ,并且造 成它们浓度增加的主要因素均为人类活动的影响. 大气中 CH4 浓度与人类活动密切相关,60%的排放 来自人类活动,其浓度值在工业化前约

715 ppb (IPCC, 2007) , 到2008 年CH4 的全球平均体积混 合率已经达到

1797 ppb (1 ppb=10C9 ) (WMO, 2009) , 近年来仍有明显增加;

全球大气中 N2O 的增加也主 要受到人类活动影响,浓度值已从工业化前约

270 ppb(IPCC,2007) ,增加到

2008 年的 321.8 ppb (WMO,2009) .其次,CH4 和N2O 是地球大气的 主要吸收气体,分别在 7.8 ?m、3.3 ?m 和17 ?m 等 多个谱带有吸收, 并在 7.8 ?m 二者有重要的重叠吸 收,因而改变了这些光谱区域大气的吸收性质,对 地气系统向外空的辐射冷却产生很大的影响.再者,CH4 和N2O 都具有较长的大气寿命,即:在自 然过程把排放到大气中的这些温室气体清除之前, 它们将在大气中存留至少十几年甚至上百年,在此 期间,它们累积在大气中,对影响大气辐射平衡和 全球气候产生持续的贡献. 随着全球变暖的加剧,已有愈来愈多的国内外 学者关注 CH

4、N2O,除了它们的源排放和在大气 中含量的变化,定量评估它们对地球辐射平衡和气 候产生的影响已经成为气候变化研究中的热点.这 是因为,制定具体可行的温室气体减排政策,并为 相关决策提供科学依据,要求定量地评估温室气体 的气候效应,即用一定的标准来衡量不同温室气体 对未来全球气候变暖的相对贡献.目前,对温室气 体的气候效应采用的评估方法,主要包括辐射强 迫、全球增温潜能(GWP)和全球温变潜能(GTP) 等工具.Zhang et al.(2011)和张华等(2011)用 高光谱分辨率的辐射传输模式分别研究了《京都议 定书》 限制排放的痕量温室气体 HFCs、 PFCs 和SF6 的辐射强迫和全球增温潜能,但是没有研究《京都 议定书》限制排放的 CH

4、N2O 等主要温室气体. Shine et al.(2005) 、Fuglestvedt et al.(2003) 、石广 玉(1991,2007) 、Shi (1981)、黄兴友(2001)等 学者在这方面做了很多工作,但与现在的条件相 比,模式所用谱线资料不够新,辐射模式的精确性 也有待提高.因此,用新的气体吸收资料、更精确 的辐射计算模式和新的评估方法(GTP)来研究 CH