Kuldioxid er ikke den eneste drivhusgas, der betyder noget; gasser varierer meget i styrke og varighed

Når man hører ordene "drivhusgas, "de fleste mennesker tænker umiddelbart på kuldioxid. Dette er faktisk den drivhusgas, der i øjeblikket har størst indflydelse på Jordens hurtigt skiftende klima. Men den er langt fra den eneste, der sætter sit præg, og for at afbøde klimaændringer er det vigtigt at kunne sammenligne virkningerne af de forskellige gasser, der bidrager til at opvarme planeten.

Men det er ikke let at gøre.

Drivhusgasser varierer ikke kun i deres kilder og de foranstaltninger, der er nødvendige for at kontrollere dem, men også i hvor intenst de fanger solvarme, hvor længe de varer, når de er i atmosfæren, og hvordan de reagerer med andre gasser og i sidste ende bliver skyllet ud af luften. Forskellene gør det umuligt at gøre det, forskere og politikere gerne vil have mest at gøre:Kom med en simpel konverteringsfaktor for at tillade nøjagtige sammenligninger mellem dem.

Lad os se på det mest ekstreme tilfælde:chlorfluorcarboner (CFC'er). Sammenlignet med kuldioxid, CFC'er kan producere mere end 10, 000 gange så meget opvarmning, pund for pund, når de er i luften. Heldigvis, CFC blev forbudt ved en international aftale kaldet Montreal -protokollen i 1987 - ikke på grund af deres dramatiske opvarmningspotentiale, selv om det var en sekundær årsag anerkendt dengang, men fordi de viste sig at være den primære årsag til den hurtigt eskalerende ødelæggelse af Jordens ozonlag, som beskytter planeten mod farlige kræftfremkaldende niveauer af ultraviolet stråling.

Ud af billedet

CFC'er "ville nu være en stor spiller" i at bidrage til global opvarmning, hvis de ikke var blevet udfaset, siger Susan Solomon, Ellen Swallow Richards professor i atmosfærisk kemi og klimavidenskab ved MIT. Nu, hvis de stadig blev brugt i samme hastighed som før afviklingen, KFK ville bidrage med omkring en tredjedel så meget til Jordens drivhuseffekt som kuldioxid, som stadig er den største bidragsyder, hun siger.

Til sammenligning, hun siger, Kyoto -protokollen (nu overvåget af Parisaftalen fra 2015), der opfordrede til en række foranstaltninger for at reducere drivhusgasemissioner rundt om i verden, produceret en samlet reduktion på ca. 2 gigaton "CO2 -ækvivalente" emissioner om året, mens udfasningen af ​​CFC allerede har elimineret fem gange så meget - anslået 10 gigaton carbonækvivalent gas om året.

I dag, producent nummer to af menneskeskabte drivhuseffekter er metan, hovedbestanddelen i naturgas. Da den oprindeligt blev frigivet, metan er omkring 100 gange mere potent end kuldioxid, men dens levetid i atmosfæren er meget kortere - omkring et årti, i modsætning til kuldioxidets opholdstid i århundreder. I gennemsnit over en 20-årig periode, metans "drivhusgasækvivalens" er cirka 72 gange kuldioxid, men når man ser på en tidsskala på 100 år, at ækvivalensen falder til kun 25 gange.

Metan kommer fra flere kilder, hvoraf nogle er relativt svære at måle. For eksempel, lækage fra naturgasboringer, opbevaringsfaciliteter, og distributionssystemer er en væsentlig kilde. Men fordi sådanne lækager er meget varierende og afhænger af faktorer som konstruktionsmetoder og vedligeholdelsessystemer til infrastruktur - som i nogle tilfælde er proprietære oplysninger - har der været stor kontrovers om omfanget af sådanne lækager. Andre kilder, såsom emissioner relateret til vådområder, skovrydning, og kvæg, er svære at måle præcist.

Regnskab for dynamik

Jessika Trancik, Atlantic Richfield Career Development lektor i energistudier ved MIT's Institute for Data, Systemer, og samfundet, siger, at på grund af metans meget forskellige dynamik i atmosfæren sammenlignet med kuldioxid, det kan være misvisende at stole på de konventionelle single-factor sammenligninger, der ofte bruges. I stedet, hun og samarbejdspartnere foreslog i et forskningsoplæg fra 2014 - og udvidede ideen yderligere i 2016 - at der skulle bruges et mål for de relative effekter af forskellige gasser baseret på specifikke klimabegrænsende mål, for eksempel hvor tidshorisonten for sammenligningen er baseret på et specifikt stabiliseringsmål.

Den sædvanlige måde at sammenligne drivhusgasser er gennem en enkelt omregningsfaktor, kaldet potentialet for global opvarmning, som bruger en noget vilkårligt valgt tidshorisont på 100 år. For metan, dette er normalt givet som en faktor på 25 (det vil sige metan er 25 gange mere potent end kuldioxid). Men Trancik antyder, at det er mere meningsfuldt at bruge "målinspirerede metrics, "som inkorporerer de forskellige opholdstider for forskellige gasser over et tidsrum, der afhænger af, hvornår emissionerne forekommer i forhold til et afbødelsesmål:en øjeblikkelig klimapåvirkning (ICI) og en kumulativ klimapåvirkning (CCI). Hun siger, at hvor meget vægt til giv de forskellige faktorer "kommer ned på, hvor meget du bekymrer dig om ændringshastigheden på kort sigt, i modsætning til ligevægtstilstanden ", som klimaet i sidste ende vil slå sig ned i - hvilket måske ikke nås i århundreder.

Salomons forskning har for nylig vist, at nogle af virkningerne af drivhusgasser kan vedvare i århundreder, selv efter at de gasser, der oprindeligt udløste disse ændringer, slet ikke længere udsendes. Specifikt, udvidelse af vand, når det varmes op, kombineret med smeltning af polar- og gletsjeris, kan føre til en betydelig stigning i havniveauet, der ville vare i århundreder, selvom alle nye drivhusgasemissioner blev stoppet helt. Det er fordi disse gasser vil forblive i atmosfæren og fortsætte med at fange varme længe efter deres kilder er elimineret - et faktum, der undertiden overses i diskussioner om afbødning af klimaændringer. Hvis alle kuldioxidemissioner blev elimineret inden 2050, Solomon og hendes medforfattere fandt, så meget som halvdelen af ​​emissionerne vil stadig være i luften 750 år senere, og stadig varmer kloden.

"Der er ingen tvivl om, at kuldioxid er den største bidragyder til menneskeskabte klimaændringer, "Trancik siger, "så det er det store fokus i afbødningsindsatsen. Men der er en række andre, der også er betydelige. Disse ikke-kuldioxidemissioner kommer ofte fra en eller anden form for lækage i forsyningssystemet, i modsætning til de direkte emissioner af kuldioxid, der skyldes forbrænding af kulstofholdige fossile brændstoffer. Der er muligheder for at rense disse systemer for at reducere lækage, selvom det ikke altid er let. "

Også, hun siger, "der er en udfordring i at forstå den atmosfæriske levetid for alle disse drivhusgasser og hvordan den strålende tvang ændrer sig i takt med at koncentrationen ændres. Der er interaktive effekter, der ændrer strålingseffektiviteten af ​​alle disse gasser."

Gasser er ikke de eneste bidragydere til drivhuseffekten:Sort kulstof, ellers kendt som sod, såvel som nogle andre partikler kan også spille en rolle. Men sådanne materialer har endnu kortere opholdstider, typisk bare dage eller uger, da de har tendens til at blive skyllet ud af luften ved den næste nedbør.

Hvilket bringer os til den største drivhusgas af alle:vanddamp. Der er ingen tvivl om, at vanddamp er ansvarlig for mere drivhusopvarmning end nogen anden atmosfærisk bestanddel. Men vanddampens adfærd afhænger af klimaet, så det er ikke en drivkraft for klimaændringer, men snarere en forstærkende feedback, da vandcyklussen er en konstant del af den atmosfæriske cirkulation. Når luften bliver varmere, det kan holde mere vanddamp, så et opvarmningsklima fører til mere damp i luften, giver en feedback -effekt - og potentielt fører til dramatiske ændringer i nedbørsmønstre. Men, vanddamp forbliver kun til den næste nedbør. "Vanddamp er en slave til klimasystemet, det er ikke en mester, "Siger Salomon.

Så når det kommer til at ændre planetens klima, kuldioxid er virkelig nummer et - og det vil det også være i en overskuelig fremtid, selvom alle emissioner skulle stoppe lige nu. Meget af den kuldioxid, der udledes i løbet af det sidste århundrede, vil stadig være der århundreder fremover - og vil stadig varme planeten og få havstanden til at stige. "Nogle af vores kuldioxid vil stadig være der om 1, 000 år, "Siger Salomo. Så for alle praktiske formål, hun siger, på et menneskeligt tidspunkt kuldioxid, der udsendes i luften, fører til "irreversibiliteten af ​​kuldioxidinduceret opvarmning."

Denne historie er genudgivet med tilladelse fra MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), et populært websted, der dækker nyheder om MIT -forskning, innovation og undervisning.