當陽光到達地球時,地球表面會吸收部分光能,並將其以紅外線波的形式反射回來,我們感受到的就是熱。
如果沒有受到阻礙,這些波就會進入大氣層並進入太空。氧氣和氮氣等大氣氣體不會幹擾它們的旅程。但其他的則吸收正確波長的能量,以吸收這種紅外線能量並重新發射它。
大約一半的能量進入太空,但另一半以熱的形式回到地球。這就是所謂的溫室氣體效應,因為二氧化碳等溫室氣體會降低地球透過將能量輻射回太空來冷卻自身的能力。這就是導致全球暖化的原因。
儘管二氧化碳是最著名且第二豐富的溫室氣體,但它只是其中的一部分。許多其他氣體也受到《聯合國氣候變遷綱要公約》和歐盟的監管,要求監測和報告排放。
最臭名昭著的溫室氣體是二氧化碳(CO2)
二氧化碳是維持地球宜居的自然循環的一部分。它就像毯子一樣,可以捕獲熱量,將溫度保持在生命繁衍生息的範圍內。然而,太多的好東西會破壞氣體微妙的平衡比例。
由於我們燃燒化石燃料,二氧化碳現在已成為氣候危機的最大罪魁禍首。
在不到 200 年的時間裡,地球大氣中的二氧化碳含量增加了 50%。隔熱毯變得太厚,導致地球過熱。而且還在以驚人的速度上升。
儘管其他氣體的每個分子具有更強大的吸熱能力,但它們在大氣中的含量卻不那麼豐富。二氧化碳也相當持久。進入大氣層後,40%會停留100年,20%會停留1000年,而最後10%則需要10000年才能轉換。
任何溫室氣體的全球暖化潛勢 (GWP) 都是透過將其與二氧化碳進行比較來測量的,二氧化碳的數字為一。全球升溫潛勢值越大,在這段時間內,與二氧化碳相比,氣體使地球暖化的程度就越大。
甲烷 (CH4) 排放日益受到關注
這種強效溫室氣體的效力是二氧化碳的 30 倍。科學家表示,當今全球暖化的三分之一左右是由它造成的。
世界領導人非常清楚它所構成的威脅。在 2021 年格拉斯哥舉行的 COP26 會議上,100多個國家承諾在2030年將甲烷排放量減少30%。
那麼它從哪裡來呢?據估計,所有甲烷排放量的 60% 是由人類活動造成的。最大的來源是農業、化石燃料和垃圾掩埋場廢棄物的分解。
還有其他正在運作的循環也會增加自然資源的排放。例如,全球暖化導致濕地以甲烷的形式排放更多儲存的碳。
作為人類活動的第二大排放源,能源部門是甲烷減量承諾的重要目標。
如果各國和企業目前所做的所有承諾都能按時全面實施和實現,到2030 年,化石燃料產生的甲烷排放量將減少50%。國家和公司,這些措施已經到位,到本十年結束時,只能將石油和天然氣中的甲烷減少 20%。
今年5月,歐盟通過了有史以來第一個規則來測量、報告和核實這種溫室氣體的排放。截至 2025 年,能源業者將面臨確保採取緩解措施的要求,例如檢測和修復甲烷洩漏以及測量源頭排放。
解決一氧化二氮 (N2O) 排放問題的努力一直存在爭議
一氧化二氮分子在被某種水槽清除或被化學反應破壞之前,可以在大氣中平均停留 121 年。這種氣體的升溫潛力約為二氧化碳的 265 倍。
儘管它作為地球自然氮循環的一部分存在於大氣中,但所有 N2O 排放量中約 40% 來自人類活動。
其中四分之三來自農業土壤管理,包括合成肥料和有機肥料的施用。其餘的則來自土地管理(森林和草原燃燒)、運輸和廢水處理等綜合活動。
事實證明,歐盟限制這種溫室氣體的努力引起了農民的爭議。七月,歐盟批准1.05億歐元補貼計劃鼓勵荷蘭畜牧農民離開自然保護區,以解決氮排放問題。
在此之前,農民發起了廣泛的抗議活動,農民公民運動(BBB)成為荷蘭新右翼聯盟的一部分。
氟化氣體幾乎完全來自人類活動
氟化氣體或 F 氣體是含有氟的人造物質。它們沒有大量的自然資源,幾乎完全來自人類相關活動。
它們的全球升溫潛能值從數千到數萬不等,捕獲的熱量比二氧化碳多得多。這些強大的溫室氣體具有多種日常用途,從冷凍和熱泵到防火、絕緣和氣溶膠推進劑。
它們最初是作為臭氧消耗物質的替代品而開發的,這些物質正在根據《蒙特利爾議定書》的國際協議逐步淘汰。
含氟氣體在大氣中的壽命也更長,有些可以持續數千年。許多只有在高層大氣中被陽光摧毀時才會被移除。
含氟氣體主要有四大類:氫氟碳化物、全氟化碳、六氟化硫、三氟化氮。
氫氟碳化合物 (HFC)
這是含氟氣體中最大的子集,佔所有排放量的 90% 以上。它們通常用於空調、冷凍和建築保溫。
這些氣體是一個主要問題,因為儘管它們目前僅佔溫室氣體總量的 2% 左右,但它們的 GWP 卻比二氧化碳高出數萬倍。最豐富的 HFC 在 20 年內使地球變暖的程度是二氧化碳的 3,790 倍。 HFC 的使用量每年平均成長 10%。
這些氣體大多包含在設備內,並由於維護不善、磨損或產品使用壽命結束而洩漏。
全氟化碳 (PFC)
儘管 PFC 的總排放量相對較小,但其威力卻極為強大,其 GWP 幾乎是二氧化碳的 10,000 倍。
它們是鋁製造的副產品,在電子工業中用於製造半導體——一種在特定條件下可以導電的材料。這些氣體以前也被用於隔音窗戶。
PFC 還可以在大氣中存留數千年,因為它們沒有明顯的匯。
六氟化硫(SF6)
SF6 的 GWP 為 23,500,使其成為政府間氣候變遷專門委員會評估的最強溫室氣體。
這種無色無味的氣體主要用於絕緣電線。這意味著我們快速電氣化的世界導致本世紀大氣中 SF6 濃度迅速增加。
歐盟新的含氟氣體法規收緊了逐步淘汰 SF6 等氣體的時間表。但他們並沒有達到最初的建議,即尋求在所有新的開關設備(電力傳輸設備)中逐步淘汰這種氣體。
科學家稱目前SF6的最大來源是中國這抵消了過去10年世界其他地方的減排量。
三氟化氮 (NF3)
NF3 在 100 年內的 GWP 是二氧化碳的 17,200 倍。它主要在液晶面板等電氣設備的製造過程中釋放,太陽能板和化學雷射。
這種氣體在大氣中的平均壽命約為 550 年。消費性電子市場的快速發展導致其使用量大幅成長。但是,在用於製造電子產品的 NF3 中,只有 2% 被認為逃逸到大氣中,其餘的在這個過程中被破壞。
許多工業化國家都要求大型製造商每年報告 NF3 生產、消費和廢物排放情況,作為對觀測到的大氣增長和國際京都議定書的回應。
水蒸氣本身不會導致全球暖化
水蒸氣是地球上最豐富的溫室氣體。只要有可測量的濕度,它就存在,約佔大氣中溫室氣體總量的 80%。它造成了大約一半的溫室氣體效應。
然而,它本身實際上並不會導致全球變暖,而是將熱量捕獲在地球大氣層中以保持地球宜居的重要過程的一部分。水蒸氣的週期也很短,在成為天氣事件的一部分並落回地表之前,平均會持續 10 天。
這意味著它不能像二氧化碳這樣的氣體那樣累積。
但是,隨著全球暖化變得更加嚴重,水水蒸氣在使地球變暖至高於正常水平的循環中發揮著重要作用。
二氧化碳等排放導致全球氣溫上升。溫暖的空氣含有更多的水分,也會增加蒸發。根據熱力學定律,溫度每升高攝氏度,大氣中的水蒸氣就會增加 7%。
大氣中水蒸氣濃度的上升導致全球進一步暖化。因此,這個被稱為平流層水蒸氣回饋的循環仍在繼續。它並不是推動這種變化,而是人造溫室氣體帶來的變化的結果,這些變化隨後放大了其影響。