地球温暖化係数

地球温暖化係数( GWP ) は、大気中の温室効果ガスによって吸収される熱であり、同じ質量の二酸化炭素(CO ₂ )によって吸収される熱の倍数です。_{CO 2}の GWP は 1 です。他のガスについては、ガスと時間枠によって異なります。

二酸化炭素当量 (CO ₂ e または CO ₂ eq または CO ₂ -e) は、GWP から計算されます。どんなガスでも、そのガスの質量と同じくらい地球を暖めるのはCO ₂の質量です。したがって、さまざまなガスの気候への影響を測定するための共通の尺度を提供します。これは、他のガスの GWP 倍の質量として計算されます。

メタンの GWP (100 年以上) は 27.9 ^[1]であり、たとえば、 1 トンのメタンの漏出は 27.9 トンの二酸化炭素の排出に相当します。同様に、例えば糞尿からの亜酸化窒素1 トンは、273 トンの二酸化炭素に相当します。^{[1] : 7SM-24}

値

二酸化炭素が基準です。使用期間に関係なく、GWP は 1 です。CO ₂の排出は、何千年も続くCO _{2の大気中濃度の増加を引き起こします。}^[2] 20 年、100 年、および 500 年にわたる GWP 値の推定値は、気候変動に関する政府間パネルからのレポートで定期的に編集および改訂されています。

• SAR (1995) ^[3]
• タール (2001) ^[4]
• AR4 (2007) ^[5]
• AR5 (2013) ^[6]
• AR6 (2021) ^[7]

最近のレポートはより科学的な正確さを反映していますが、国や企業は排出レポートで比較の理由から SAR と AR4 の値を使用し続けています。AR5 は 500 年の値をスキップしましたが、不確実性の大きい気候-炭素フィードバック (f) を含む GWP 推定を導入しました。^[6]

IPCC には、ここに示していない他の多くの物質がリストされています。^{[6] [7]} GWP が高いものもあるが、大気中の濃度は低い。すべてのフッ素化ガスの総影響は、温室効果ガス排出量全体の 3% と推定されています。^[12]

表に示されている値は、同じ質量の化合物が分析されることを前提としています。ある物質が別の物質に変換されると、異なる比率が生じます。たとえば、メタンを二酸化炭素に燃焼させると、地球温暖化の影響は減少しますが、25:1 よりも小さい係数で減少します。これは、燃焼したメタンの質量が、放出された二酸化炭素の質量よりも少ないためです(比率 1:2.74)。^[13] _{GWP が 25 のメタン 1 トンの開始量の場合、燃焼後には 2.74 トンの CO 2}が発生し、各トンの GWP は 1 になります。 GWP、25：2.74（約9倍）の比率で地球温暖化効果を低減。

京都議定書と UNFCCC での使用

京都議定書の下で、1997 年に締約国会議は、IPCC 第 2 次評価報告書のために計算された GWP の値を使用して、さまざまな温室効果ガス排出量を同等の CO ₂換算。^{[14] [15]}

いくつかの中間更新の後、2013 年にこの基準は、気候変動に関する国連枠組条約 (UNFCCC、決定 24/CP.19) のワルシャワ会議によって更新され、100 年 GWP 値の新しいセットを使用することが要求されました。彼らはこれらの値を附属書 III で公開し、2007 年に公開された気候変動に関する政府間パネルの第 4 回評価報告書から引用しました。^[16]

これらの 2007 年の推定値は、2020 年までの国際比較に引き続き使用されています^[17]が、温暖化の影響に関する最新の研究では、上記の表に示すように、他の値が発見されています。

時間軸の重要性

物質の GWP は、ポテンシャルが計算される年数 (下付き文字で示される) に依存します。大気から急速に除去されたガスは、最初は大きな影響を与える可能性がありますが、長期間にわたって除去されると、重要性が低下します。したがって、メタンの可能性は 100 年で 25 (GWP ₁₀₀ = 25) ですが、20 年で 86 (GWP ₂₀ = 86) です。逆に、六フッ化硫黄の GWP は 100 年で 22,800 ですが、20 年で 16,300 です (IPCC 第 3 評価報告書)。GWP 値は、大気中のガス濃度が時間とともにどのように減衰するかによって異なります。多くの場合、これは正確にわかっていないため、値を正確と見なすべきではありません。このため、GWP を引用するときは、計算への参照を示すことが重要です。

混合ガスの GWP は、個々のガスの GWP の質量分率加重平均から取得できます。^[18]

通常、規制当局は 100 年の期間を使用します。

水蒸気

水蒸気は人為的な地球温暖化に寄与しますが、GWP が定義されているため、H ₂ Oについては無視できます^[19]。

H _{2 O は、CO 2}よりも多く、より広い吸収バンドを持つ深遠な赤外線吸収スペクトルを持っているため、最も強力な温室効果ガスです。大気中の濃度は気温によって制限されるため、水蒸気による放射強制力は地球温暖化とともに増加します (正のフィードバック)。しかし、GWP の定義は間接的な影響を除外しています。GWP の定義も排出量に基づいており、人為起源の水蒸気 (冷却塔、灌漑) の排出量は数週間以内に降水によって除去されるため、その GWP は無視できます。

批判とその他の指標

全球温度変化ポテンシャル( GTP) は、ガスを比較するもう 1 つの方法です。GWP は吸収される熱を推定しますが、GTP は、温室効果ガスによって引き起こされる、今後 20 年、50 年、または 100 年にわたる世界の平均地表温度の上昇を、同じ質量の CO 2 が引き起こす温度上昇と比較して推定し_ます。^[6] GTP の計算には、世界、特に海洋がどのように熱を吸収するかをモデル化する必要があります。^[20] GTP は、GWP と同じ IPCC テーブルで公開されています。^[6]

GWP* は、メタンなどの短寿命気候汚染物質 (SLCP) をより適切に考慮するために提案されており、SLCP の排出率の変化を一定量の CO 2 に関連付けてい_ます。^[21]

地球温暖化係数の計算

GWP は次の要因に依存します。

• 特定のガスによる赤外線の吸収
• 関心のある時間範囲 (統合期間)
• ガスの大気寿命

高い GWP は、大きな赤外線吸収と長い大気寿命と相関しています。GWP の吸収波長への依存性は、より複雑です。ガスが特定の波長で放射線を効率的に吸収したとしても、大気がその波長でほとんどの放射線をすでに吸収している場合、GWP にはあまり影響しない可能性があります。気体は、大気がかなり透明な波長の「窓」で吸収される場合に最も効果的です。波長の関数としての GWP の依存性は、経験的に発見され、グラフとして公開されています。^[22]

温室効果ガスの GWP は赤外線スペクトルに直接依存するため、赤外線分光法を使用して温室効果ガスを研究することは、地球規模の気候変動に対する人間の活動の影響を理解する上で非常に重要です。

放射強制力が、気候システムに影響を与えると考えられているさまざまな要因を相互に比較する単純化された手段を提供するのと同様に、地球温暖化係数 (GWP) は、潜在的な将来を推定するために使用できる放射特性に基づく単純化された指標の一種です。相対的な意味での気候システムに対するさまざまなガスの排出の影響。GWP は、二酸化炭素に対する各ガスの放射効率 (赤外線吸収能力) や、各ガスの減衰率 (一定期間にわたって大気から除去された量) など、多くの要因に基づいています。年）二酸化炭素のそれと比較して。^[23]

放射強制力(RF) は、単位面積あたり、単位時間あたりの、温室効果ガスによって吸収されるエネルギーの量であり、そうでなければ宇宙に失われることになります。次の式で表すことができます。

${\displaystyle {\mathit {RF}}=\sum _{i=1}^{100}{\text{abs}}_{i}\cdot F_{i}/\left({\text{l} }\cdot {\text{d}}\right)}$

ここで、添字i は10逆センチメートルの間隔を表します。Abs _{i は}、その間隔でのサンプルの積分赤外線吸光度を表し、F _{i は}、その間隔の RF を表します。^{【要確認】}

気候変動に関する政府間パネル (IPCC) は、 1996年から 2001 年の間にわずかに変化した GWP の一般的に受け入れられている値を提供しています。GWP の計算方法の正確な定義は、IPCC の 2001 年第 3 次評価報告書に記載されています。^[24] GWP は、参照ガス 1 kg の瞬間放出に対する微量物質 1 kg の瞬間放出からの時間積分された放射強制力の比率として定義されます。

${\displaystyle {\mathit {GWP}}\left(x\right)={\frac {a_{x}}{a_{r}}}{\frac {\int _{0}^{\mathit {TH }}[x](t)\,dt}{\int _{0}^{\mathit {TH}}[r](t)\,dt}}}$

ここで、TH は計算が考慮される時間範囲です。a _xは、物質の大気存在量の単位増加による放射効率(すなわち、Wm ^-2 kg ^-1 ) であり、[x](t) は、物質の瞬時放出後の物質存在量の時間依存減衰です。それは時間 t=0 です。分母には​​、参照ガス (つまり、CO ₂ ) の対応する量が含まれます。放射効率 a _xおよび a _r常に一定であるとは限りません。多くの温室効果ガスによる赤外線の吸収は、その存在量に比例して変化しますが、いくつかの重要な温室効果ガスは、現在および予想される将来の存在量に対して非線形の挙動を示します (例: CO 2 、CH 4 、_およびN ₂ O ₎。これらのガスの場合、相対的な放射強制力は存在量に依存するため、採用される将来のシナリオに依存します。

すべての GWP 計算は非線形であるCO ₂との比較であるため、すべての GWP 値が影響を受けます。上記のようにそうでないと仮定すると、より詳細なアプローチよりも他のガスの GWP が低くなります。これを明確にすると、CO _{2 の}増加は、ppm濃度が上昇するにつれて放射吸収への影響がますます少なくなりますが、メタンや亜酸化窒素などのより強力な温室効果ガスは、CO 2 ほど満たされていない（飽和していない）CO 2 とは異なる熱吸収周波数を持っ_てい_ますであるため、これらのガスの ppm の上昇ははるかに重要です。

二酸化炭素当量

ある量のガスの二酸化炭素当量 (CO ₂ e または CO ₂ eq または CO _{2 -e) は、その GWP から計算されます。}どのガスについても、そのガスの質量と同じくらい地球を暖めるのはCO ₂の質量です。^[25]したがって、さまざまなガスの気候への影響を測定するための共通の尺度を提供します。これは、GWP に他のガスの質量を掛けて計算されます。たとえば、ガスの GWP が 100 の場合、2 トンのガスには 200 トンの CO ₂ e が含まれ、9 トンのガスには900 トンの CO _{2 e が含まれます。}

地球規模では、大気中の 1 つまたは複数の温室効果ガスの温暖化効果は、二酸化炭素の等価大気濃度として表すこともでき_ます。CO ₂ eは、大気中の他のガスまたはすべてのガスとエアロゾルの特定の濃度と同じくらい地球を温めるCO _{2の大気濃度である可能性があります。}たとえば、500 ppm のCO _{2 e は、500 ppm の CO 2}が地球を温めるのと同じくらい地球を温める大気ガスの混合を反映します。^{[26] [27]} _{CO 2}の等価大気濃度の計算_{大気中の温室効果ガスまたはエアロゾルの濃度はより複雑で、これらのガスの大気中濃度、それらの GWP、および CO 2}のモル質量に対するそれらのモル質量の比率が含まれます。

CO ₂ e の計算は、選択された時間スケール (通常は 100 年または 20 年) によって異なります^{[28] [29]} 。これは、ガスが大気中で崩壊するか、自然に吸収されるかが異なる速度であるからです。

以下の単位が一般的に使用されます。

• 国連気候変動パネル ( IPCC ) による: 10 億トン = n×10 ⁹ トンの CO ₂換算 (GtCO ₂ eq) ^[30]
• 産業界: 百万トンの二酸化炭素当量 (MMTCDE) ^[31]および MMT CO ₂ eq. ^[17]
• _{車両の場合: 1 マイルあたり (gCO 2} e/mile) または 1 キロメートルあたり (gCO ₂ e/km)に相当する二酸化炭素のグラム数^{[32] [33]}

たとえば、上の表は、メタンの 20 年間の GWP が 86 で、亜酸化窒素が 289 であることを示しているため、100 万トンのメタンまたは亜酸化窒素の排出は、それぞれ 86 または 2 億 8900 万トンの二酸化炭素の排出に相当します。

も参照

• 炭素会計
• カーボンフットプリント
• 排出原単位
• 冷媒一覧
• 放射強制力
• 総等価温暖化影響
• 車両排出基準

参考文献

注意事項

ソース

IPCCレポート

• シメル、Ｄ．Alves、D.; エンティング、I.; ハイマン、M。ら。（1995）。「第 2 章: 気候変動の放射強制力」 . 気候変動 1995: 気候変動の科学。気候変動に関する政府間パネルの第 2 次評価報告書に対する作業部会 I の寄稿。pp.65–132。
• Ramaswamy、V.; ブーシェ、O。ヘイ、J.; ハウグルステイン、D.; ら。（2001）。「第6章：気候変動の放射強制力」 . 気候変動 2001: 科学的根拠。気候変動に関する政府間パネルの第 3 次評価報告書への作業部会 I の寄稿。pp.349–416。
• フォースター、P。Ramaswamy、V.; Artaxo、P。Berntsen、T。ら。（2007）。「第2章 大気成分の変化と放射強制力」 (PDF) . 気候変動 2013: 物理科学の基礎。気候変動に関する政府間パネルの第 4 回評価報告書に対する作業部会 I の寄稿。pp.129–234。
• Myhre、G.; シンデル、D.; Bréon、F.-M.; コリンズ、W.; ら。（2013）。「第8章：人為的および自然放射強制力」 （PDF） . 気候変動 2013: 物理科学の基礎。気候変動に関する政府間パネルの第 5 回評価報告書に対する作業部会 I の寄稿。pp.659–740。
• IPCC (2021)。Masson-Delmotte, V.; Zhai、P。ピラニ、A。コナーズ、SL。ら。（編）。気候変動 2021: 物理科学の基礎 (PDF) . 気候変動に関する政府間パネルの第 6 次評価報告書に対する作業部会 I の寄稿。ケンブリッジ大学出版局 (印刷中)。
• フォースター、ピアーズ。Storelvmo、Trude (2021)。「第 7 章: 地球のエネルギー収支、気候フィードバック、および気候感度」 (PDF) . IPCC AR6 WG1 2021 .

その他の情報源

• アルバレス (2018)。「米国の石油とガスのサプライチェーンからのメタン排出量の評価」 . 科学。361 (6398): 186–188. Bibcode : 2018Sci...361..186A . ドイ: 10.1126/science.aar7204 . PMC  6223263 . PMID  29930092。
• エトミナン、M。Myhre、G.; ハイウッド、EJ。シャイン、KP (2016-12-28)。「二酸化炭素、メタン、および亜酸化窒素の放射強制力: メタン放射強制力の大幅な改訂: 温室効果ガス放射強制力」 . 地球物理学研究レター。43 (24): 12, 614–12, 623. Bibcode : 2016GeoRL..4312614E . ドイ: 10.1002/2016GL071930 .
• ワーウィック、ニコラ。グリフィス、ポール。キーブル、ジェームズ。アーチボルド、アレクサンダー。ジョン、パイル (2022-04-08). 水素使用量の増加による大気への影響(レポート)。英国ビジネス・エネルギー・産業戦略省 (BEIS)。
• モートン、アダム (2020-08-26)。「ガス生産で放出されたメタンは、オーストラリアの排出量が報告されているよりも 10% 多い可能性があることを意味します」 . ガーディアン。ISSN  0261-3077 . 2020年8月26日閲覧。
• オリビエ、JGJ; ピーターズ、JAHW（2020）。世界のCO ₂および温室効果ガス総排出量の推移（2020年） （PDF）（レポート）。ハーグ: PBL オランダ環境評価機関。2021-03-17 にオリジナルからアーカイブ (PDF) 。

外部リンク

• 米国環境保護庁による地球温暖化係数と大気寿命のリスト
• _{GWP と CO 2} eのさまざまな意味の説明

参考文献

• ゴハー、LK。Shine, K.P. (2007 年 11 月)。「温室効果ガス濃度の増加による気候への影響を理解する上での等価 CO _{2とその使用」。}天気。王立気象学会。62 (11): 307–311. ビブコード: 2007Wthr...62..307G . ドイ: 10.1002/wea.103 . ISSN  1477-8696。S2CID  121065920 .