注：本文轉(zhuǎn)載自“含氟氣體與環(huán)境問題”公眾號。
溫室氣體和氣候的輻射強(qiáng)迫 太陽帶給地球的熱量由于自然溫室氣體的存在而被放大，水蒸氣是一個重要的例子。這些氣體在地球大氣中天然的豐富儲量改變了進(jìn)入地球的太陽輻射和離開地球的紅外輻射之間的平衡，起到溫暖大氣和地表的作用。如果沒有這種天然溫室氣體效應(yīng)，地表會比現(xiàn)在冷得多。在工業(yè)時代的人類活動導(dǎo)致了大氣中一些長壽命和短壽命溫室氣體的長期持續(xù)增長。這其中包括二氧化碳（co2）、甲烷（ch4）、（n2o）、對流層臭氧，以及鹵代烴。消耗臭氧層物質(zhì)及其替代物在今天的大氣鹵代烴中占有較大比重。由人類活動而產(chǎn)生的這類氣體濃度的上升導(dǎo)致地球吸收了許多本該離開地表的輻射，這使得大氣和地表變得更為“溫暖”。這種由人類活動帶來的地球熱輻射平衡的改變被稱為“氣候的輻射強(qiáng)迫”，簡稱 “氣候強(qiáng)迫”，指它造成的對流層頂?shù)哪芰髯兓?，單位為瓦?平方米（w/m2）。輻射強(qiáng)迫越大，造成氣候變化的潛在可能性就越大。
圖q18-1總結(jié)了至2011年工業(yè)革命以來主要長壽命、短壽命溫室氣體濃度增加所帶來的輻射強(qiáng)迫，圖示的所有強(qiáng)迫都與人類活動有關(guān)。通常正強(qiáng)迫和負(fù)強(qiáng)迫被用來描述為地表帶來升溫和降溫的效應(yīng)。氣候強(qiáng)迫還會帶來降水類型的改變，甚至引發(fā)天氣。國際氣候評估報告總結(jié)，過去數(shù)十年觀測到的地表增暖和其他氣候參數(shù)的改變，大部分是人類活動產(chǎn)生的大量co2和其他溫室氣體所致。
圖q 39?1溫室氣體的氣候強(qiáng)迫
自工業(yè)革命之初的人類活動（1750年左右）帶來了一些短壽命和長壽命氣體，即溫室氣體的濃度增長。它們的增長導(dǎo)致了氣候的輻射強(qiáng)迫，簡稱氣候強(qiáng)迫。輻射強(qiáng)迫的單位是瓦特/平方米（w/m2）。如圖所示，二氧化碳帶來的輻射強(qiáng)迫，甲烷次之，臭氧因受到污染性氣體、鹵代烴氣體和的影響而增加。這些正強(qiáng)迫導(dǎo)致了地球表面的增暖效應(yīng)。鹵代烴包括所有消耗臭氧層物質(zhì)（ods）及其替代物，還有一些其他氣體（見圖18-2）。比較而言，ods帶來的臭氧減少代表負(fù)強(qiáng)迫，使地表降溫，并傾向于抵消部分由鹵代烴帶來的正強(qiáng)迫。柱狀圖上黑色標(biāo)識表示數(shù)據(jù)的不確定度。
二氧化碳、甲烷和 這三種溫室氣體均來自人為和天然過程。工業(yè)革命以來二氧化碳（co2）的累積是人類活動導(dǎo)致的嚴(yán)重的氣候強(qiáng)迫。導(dǎo)致大氣中二氧化碳濃度持續(xù)增加的元兇有很多，包括用以支持能源和運輸業(yè)的化石燃料（煤、石油、天然氣）的燃燒，和水泥制造業(yè)。大氣中co2的平均值比工業(yè)革命以前（1750年之前）高40 %以上，接近400 ppmv（濃度單位，按體積計算百萬分之一）。co2被排放到大氣中以后，很大一部分會在大氣中持續(xù)存在100-1000年時間，因而被認(rèn)為是一種長壽命氣體。
甲烷是一種短壽命氣體（在大氣中的壽命約為10年）。人為源包括畜牧業(yè)、化石燃料提取及使用、水稻種植業(yè)和垃圾填埋。天然源包括濕地、白蟻和海洋。自工業(yè)革命以來甲烷濃度增長了約150 %。
（n2o）是一種長壽命氣體（在大氣中的壽命約為110年）。的人為源是農(nóng)業(yè)活動，特別是施肥過程。作為自然界生物地球化學(xué)循環(huán)組成部分的土壤微生物過程被認(rèn)為是n2o的天然排放源。在平流層，n2o是最主要的反應(yīng)形態(tài)氮源，并參與破壞臭氧層的過程（見q2和q7），自工業(yè)革命以來它在大氣中的濃度增長了約20 %。
圖q 39?2鹵代烴與氣候強(qiáng)迫
大氣中的鹵代烴氣體對于自工業(yè)革命伊始至2011年間的氣候強(qiáng)迫有很重要的貢獻(xiàn)（見圖q18-1）。鹵代烴是指一些具有氟氯溴原子的氣體，一部分作為消耗臭氧層物質(zhì)（ods）受控于《蒙特利爾議定書》控制，其余作為氣候變化氣體受控于京都議定書（圖中以顏色區(qū)別）。圖中所示是每種或每組氣體各自的貢獻(xiàn)，基于大氣中的歷史濃度和變暖潛能值（gwp，見圖q18-3）估算得到。右側(cè)標(biāo)簽中氣體排序按照各自貢獻(xiàn)按照由大到小的順序排列，cfc-13和cfc-15除外（采取合并處理）。底部的總強(qiáng)迫是每項的加和。隨著氟氯碳化物（cfc）被逐漸從大氣中清除，占有貢獻(xiàn)比例的cfc-11和cfc-12所帶來的輻射強(qiáng)迫將持續(xù)減少。與之相反，中期ods替代氣體含氫氯氟烴（hcfc），預(yù)計會繼續(xù)增長20年。長期ods替代氣體同樣呈現(xiàn)出增長的趨勢。在這種情況下，由于每種氫氟碳化物（hfc）的驅(qū)動增溫的潛力大相徑庭，對于氣候強(qiáng)迫的總貢獻(xiàn)將主要取決于哪種hfc被廣為使用。
鹵代烴 大氣中的鹵代烴對于臭氧層破壞和氣候變化都具有不可推卸的責(zé)任。這里所說的鹵代烴是指《蒙特利爾議定書》和京都議定書涵蓋的那些具有氟氯溴原子的氣體。消耗臭氧層物質(zhì)（ods）即為《蒙特利爾議定書》控制的鹵代烴氣體。而氫氟碳化物（hfc）替代氣體、全氟化碳（pfc）和六氟化物（sf6）受控于京都議定書。在2011年，鹵代烴對于氣候強(qiáng)迫的貢獻(xiàn)是0.36 w/m2，為二氧化碳、甲烷和對流層臭氧之外的第四大輻射強(qiáng)迫貢獻(xiàn)氣體。每種鹵代烴氣體的輻射強(qiáng)迫貢獻(xiàn)標(biāo)于圖18-2中。在鹵代烴中，氟氯碳化物（cfc）對2011年氣候強(qiáng)迫貢獻(xiàn)（73%），中期消耗臭氧層物質(zhì)（ods）替代物含氫氯氟烴（hcfc）緊隨其后（14%）；長期ods替代物氫氟碳化物（hfc）則貢獻(xiàn)了5 %。
隨著大氣中cfc濃度持續(xù)下降，其對于氣候強(qiáng)迫貢獻(xiàn)也逐漸減小（見圖q16-1）。但基于它們壽命較長，cfc仍將展現(xiàn)重要作用，至本世紀(jì)末可能仍是對鹵代烴類氣候強(qiáng)迫貢獻(xiàn)的ods。受控于京都議定書的鹵代烴（hfc、pfc和sf6）為2011年鹵代烴類氣候強(qiáng)迫貢獻(xiàn)了8 %。據(jù)估計，發(fā)展中國家將加大對hfc的生產(chǎn)和使用力度，這也將帶來hfc對氣候強(qiáng)迫貢獻(xiàn)比重的增加（見圖q19-2）。
圖q 39?3 odps和gwps
ods和它們替代物的環(huán)境效應(yīng)可通過消耗臭氧潛能值（odp）和變暖潛能值（gwp）來評估（見表q7-1）。某種氣體的odp和gwp值越大，相應(yīng)地，它消耗臭氧和引發(fā)氣候變暖的潛力也就越大。我們通過假定一定質(zhì)量的某種氣體被釋放到空氣中以確定其odp和gwp值。圖中展示的gwp值是以某種氣體排放之后100年為限進(jìn)行計算。cfc-11的odp和co2的gwp被規(guī)定為1。氟氯碳化物（cfc）、哈龍和含氫氯氟烴（hcfc）是消耗臭氧層物質(zhì)（見q7），而作為ods替代物的（氫氟碳化物）hfc并無此種影響（odp=0）。哈龍的odp值遠(yuǎn)比cfc來得大。圖中所有ods及其替代物的gwp值均不為零，跨越范圍在2到13000之間。