HFCs、PFCs和SF6的辐射强迫和全球增温潜能的研究

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IPCC(2007)指出,氢氟碳化物(HFCs)、全氟碳化物(PFCs)和六氟化硫(SF6)作为臭氧消耗物质(ODSs)的替代物质,近年来排放量大大增加。它们作为控制排放的人造长寿命温室气体都已经被列入《京都议定书》。国际国内对HFCs的辐射强迫和全球增温潜能(GWP)都有了较多的研究,对PFCs的研究最近才开始,对SF6的辐射强迫和全球增温潜能的研究较少,而且所用的谱吸收资料陈旧。本文采用最新的分子吸收数据库HITRAN2004中给出的HFCs、PFCs和SF6的吸收截面数据,在Zhang et al.(2006)辐射方案的基础上,利用Shi(1981)的吸收系数重排法,建立了它们的不同精度(998带和17带)的相关k—分布的辐射计算方案。在此基础上研究了HFCs、PFCs和SF6晴空大气下全球平均的瞬时辐射效率、平流层调整的辐射效率和大气寿命调整的辐射效率,以及它们自工业革命以来和未来100年的辐射强迫,并比较了不同辐射方案对辐射效率计算结果的影响;利用辐射效率计算了它们的全球增温潜能(GWP)和它们的全球温变潜能(GTP),以及它们在不同排放条件下引起的地表温度的变化。本文的研究表明:在17带辐射传输方案下,经过平流层调整和大气寿命调整后,HFC-32、HFC-125、HFC-134、HFC-134a、HFC-143a和HFC-152a的全球平均辐射效率分别为0.080、0.107、0.163、0.117、0.090和0.090Wm-2ppbv-1;它们的100年GWP值分别为515、1709、1091、1095、3247和130;100年持续排放的GTP值分别为557、1816、1181、1184、3362和141。这些HFCs化合物从1750年到2005年引起的总辐射强迫约为0.0057 Wm-2,到2100年,它们引起的总辐射强迫将超过0.16Wm-2。SF6的辐射效率为0.512Wm-2ppbv-1,经过大气寿命调整之后的辐射效率为0.506Wm-2ppbv-1,二者差别不大;根据IPCC(2007)给出的排放情景,到2100年,SF6在大气中的浓度将达到35~70pptv,引起的相应的辐射强迫将在0.004~0.028Wm-2之间变化;相对于二氧化碳的100年的全球增温潜能GWP为23300,比IPCC(2007)的结果大2.2%;100年的持续排放的全球温变潜能GTP为22588。在998辐射传输方案下,C2F6和CF4的平流层调整的辐射效率分别为0.453Wm-2ppbv-1和0.119Wm-2ppbv-1,大气寿命对辐射效率的影响很小;自工业革命到2005年的辐射强迫分别为0.0013Wm-2和0.0040Wm-2;排放情景下,到2100年的辐射强迫分别为0.01Wm-2和0.044Wm-2。C2F6和CF4相对于CO2的100年的GWP值分别为22303和9225;GTPP值分别为29418和12206;GTPS值分别为21601和8931。所有这些结果表明,HFCs、PFCs和SF6对气候变化会产生长期的影响,它们与其它温室气体一起,引起全球变暖。
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