แก๊สเรือนกระจก

แก๊สเรือนกระจก () หรือบางครั้งเรียกย่อๆว่า GHG คือแก๊สในบรรยากาศที่ดูดซับและปลดปล่อยรังสีภายในช่วงความถี่ (คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า) อินฟราเรดร้อน () ทำให้เกิดการสูญเสียความร้อนบางส่วนออกสู่ห้วงอวกาศภายนอกและปลดปล่อยความร้อนกลับสู่พื้นผิวโลก ขบวนการนี้จึงเป็นสาเหตุพื้นฐานของปรากฏการณ์เรือนกระจก () แก๊สเรือนกระจกมีความจำเป็นและมีความสำคัญต่อการรักษาระดับอุณหภูมิของโลก หากปราศจากแก๊สเรือนกระจก โลกจะหนาวเย็นจนสิ่งมีชีวิตอยู่อาศัยไม่ได้ อุณหภูมิในโลกจะต่ำกว่าปัจจุบันที่ 14 °C (57 °F) ลงอีก 33 °C (59 °F) แต่การมีแก๊สเรือนกระจกมากเกินไปก็เป็นเหตุให้อุณหภูมิสูงขึ้นถึงระดับเป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิตดังที่เป็นอยู่กับบรรยากาศของดาวศุกร์ซึ่งมีบรรยากาศที่ประกอบด้วยคาร์บอนไดออกไซด์มากถึงร้อยละ 96.5 มีผลให้อุณหภูมิผิวพื้นร้อนมากถึง  467 °C (872 °F) คำว่า “แก๊สเรือนกระจก” บนโลกหมายถึงแก๊สต่าง ๆ เรียงตามลำดับความอุดมคือ ไอน้ำ คาร์บอนไดออกไซด์ มีเทน ไนตรัสออกไซด์ และ คลอโรฟลูโอโรคาร์บอน (Chlorofluorocarbon) แก๊สเรือนกระจกเกิดเองตามธรรมชาติและจากกระบวนการอุตสาหกรรมซึ่งปัจจุบันทำให้ระดับคาร์บอนไดออกไซด์มีในบรรยากาศ 380 ppmv และที่ปรากฏในแกนน้ำแข็งตัวอย่าง (ดูแผนภูมิ) จะเห็นว่าระดับของคาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศปัจจุบันสูงกว่าระดับเมื่อก่อนยุคอุตสาหกรรมประมาณ 100 ppmv

 ปรากฏการณ์เรือนกระจก 
บทความหลัก: ปรากฏการณ์เรือนกระจก

เมื่อแสงอาทิตย์ส่องถึงผิวโลก บางส่วนจะถูกดูดกลืนไว้และทำให้ผิวพื้นโลกอุ่นขึ้น บางส่วนจะสะท้อนกลับ เนื่องจากผิวโลกเย็นกว่าผิวดวงอาทิตย์มากส่วนที่สะท้อนกลับจึงแผ่กระจายพลังงานที่มีช่วงคลื่นยาวกว่ารังสีจากดวงอาทิตย์ โดยมีช่วงยาวมากสุดที่แถบความถี่ในช่วงอินฟราเรดหรือที่ประมาณ 10 µm. แก๊สเรือนกระจกในบรรยากาศจะดูดกลืนช่วงคลื่นที่ยาวกว่าได้ดีกว่าแสงช่วงคลื่นสั้นของแสงอาทิตย์ การดูดกลืนพลังงานช่วงคลื่นยาวนี้เองที่ทำให้บรรยากาศร้อนขึ้น แก๊สเรือนกระจกก็ปล่อยรังสีคลื่นยาว (อีกครั้ง) ทั้งขึ้นสู่ห้วงอวกาศและปล่อยลงสู่พื้นผิวโลก กระบวนการนี้เรียกว่า “ปรากฏการณ์เรือนกระจก   

แก๊สเรือนกระจกส่วนใหญ่คือไอน้ำ ซึ่งมีผลต่อปรากฏการณ์เรือนกระจกบนโลกประมาณร้อยละ 36-70  (โปรดสังเกตว่าเมฆไม่ได้ประกอบด้วยไอน้ำและเมฆมีผลต่อภูมิอากาศในลักษณะอื่น) คาร์บอนไดออกไซด์ซึ่งมีผลร้อยละ 9-26, มีเทนมีผลร้อยละ 4-9, และโอโซนร้อยละ 3-7 เป็นการยากหรือเกือบเป็นไปไม่ได้ที่ชี้ลงไปให้ชัดว่าแก๊สใดมีผลต่อบรรยากาศแน่นอนเท่าใดเนื่องจากอิทธิพลของแก๊สเหล่านี้เป็นพวกที่นำไปรวมกันไม่ได้ (ด้านสูงของช่วงเป็นการบ่งถึงตัวแก๊สเพียงอย่างเดียว ในขณะที่ปลายของช่วงข้างต่ำใช้บ่งถึงการเหลื่อมที่เกิดในการแจงนับ)  แก๊สเรือนกระจกอื่นๆ รวมถึงแต่ไม่จำกัดเฉพาะได้แก่ ไนตรัสออกไซด์ (nitrous oxide) ซัลเฟอร์เฮกซาฟลูออไรด์ (sulfur hexafluoride) ไฮโดรฟลูโอโรคาร์บอน (hydrofluorocarbon) เปอร์ฟลูโอโรคาร์บอน (perfluorocarbon) และคลอโรฟลูออโรคาร์บอน (chlorofluorocarbons) (ดู รายชื่อแก๊สเรือนกระจกของ IPCC -IPCC list of greenhouse gases) 

ส่วนประกอบหลักของบรรยากาศได้แก่ไนโตรเจน (N2) และออกซิเจน (O2) ซึ่งไม่ใช่แก๊สเรือนกระจก ทั้งนี้เนื่องจากมันมีลักษณะเป็นโมเลกุลอะตอมคู่ชนิดนิวเคลียสเอกพันธ์ (homonuclear diatomic molecules) ดังนั้น ไนโตรเจนและออกซิเจน จะไม่ดูดกลืนหรือปล่อยรังสีอินฟราเรดเพราะไม่มีการแลกเปลี่ยนโมเมนต์ขั้วคู่ (dipole moment) ของโมเลกุลเหล่านี้เมื่อมันสั่นตัว การสั่นของโมเลกุลเกิดขึ้นเมื่อขนาดพลังงานของมันเท่ากับขนาดของพลังงานโฟตอนของอินฟราเรด โมเลกุลอะตอมคู่ชนิดนิวเคลียสวิวิธพันธ์ เช่น  คาร์บอนมอนอกไซด์ (CO) หรือ ไฮโดรเจนคลอไรด์ (HCl) ดูดกลืนอินฟราเรด แต่โมเลกุลของเหล่านี้มีอายุสั้นในบรรยากาศเนื่องจากคุณสมบัติทางปฏิกิริยาและการถูกละลายได้ง่ายของมัน มันจึงมีผลต่อปรากฏการณ์เรือนกระจกน้อยมาก

ในช่วงปลายคริสต์ศตวรรษที่ 19 (ประมาณ พ.ศ. 2420) นักวิทยาศาสตร์ได้ทำการทดลองและพบว่า ไนโตรเจน และ ออกซิเจน ไม่ดูดกลืนรังสีอินฟราเรด (กล่าวถึงกันในสมัยนั้นว่า “รังสีมืด” - dark radiation) และว่า คาร์บอนไดออกไซด์ และก๊าซอีกหลายชนิดก็ไม่ดูดกลืนอินฟราเรด เป็นที่ยอมรับกันเมื่อต้นคริสต์ศตวรรษที่ 20 (ประมาณ พ.ศ. 2470) ว่าแก๊สเรือนกระจกที่ทราบเกือบทั้งหมดในบรรยากาศมีผลทำให้อุณหภูมิของบรรยากาศสูงขึ้นกว่าการไม่มีแก๊สเรือนกระจก

 ธรรมชาติและกิจกรรมของมนุษย์ 
แก๊สเรือนกระจกเกือบทั้งหมดมีที่มาจากทั้งธรรมชาติและเกิดจากกิจกรรมของมนุษย์ ในระหว่างยุคโฮโลซีน (holocene) ซึ่งเป็นยุคก่อนอุตสาหกรรม การสะสมของแก๊สต่าง ๆ ในบรรยากาศค่อนข้างอยู่ตัว นับตั้งแต่ยุคการปฏิวัติอุตสาหกรรมเป็นต้นมา การสะสมของแก๊สบางชนิดเพิ่มปริมาณขึ้น มีหลักฐานบ่งชัดว่าการเพิ่มเกิดจากกิจกรรมของมนุษย์มากกว่าการเกิดตามธรรมชาติ

แก๊ส ระดับก่อนอุตสาหกรรมระดับปัจจุบัน  การเพิมตั้งแต่ พ.ศ. 2300   Radiative forcing (Wm2)  คาร์บอนไดออกไซด์  280 ppm  384ppm  87 ppm  1.46 มีเทน  700 ppb  1,745 ppb  1,045 ppb  0.48 ไนตรัสออกไซด์  270 ppb  314 ppb  44 ppb  0.15 ไดคลอโรไดฟลูโอโรมีเทน (CFC-12)  0  533 ppt  533 ppt  0.17

ตัวอย่างแกนน้ำแข็ง (Ice core) ได้ให้หลักฐานที่แสดงให้เห็นการเปลี่ยนแปลงขึ้นลงของการสะสมของแก๊สเรือนกระจกในบรรยากาศของโลกในช่วง 800,000 ปี ที่ผ่านมาทั้ง  และ  ผันแปรระหว่างยุคน้ำแข็งและยุคระหว่างยุคน้ำแข็ง (interglacial phases) ซึ่งการสะสมของแก๊สเหล่านี้สัมพันธ์อย่างชัดเจนกับระดับอุณหภูมิ ก่อนหน้านี้การวัดปริมาณโดยตรงอย่างที่ได้จากตัวอย่างแกนน้ำแข็งยังไม่มี การวัดโดยใช้วิธีแบบจำลองและการใช้ตัวแทนแสดงให้เห็นการผันแปรค่อนข้างมาก เมื่อ 500 ล้านปีก่อนระดับของ  มีปริมาณสูงกว่าปัจจุบันมากกว่า 10 เท่า:Image:Phanerozoic Carbon Dioxide.png ความจริงแล้วเชื่อกันว่าการสะสมที่สูงมากของ  มีมาตลอด ยุคฟาเนอโรโซอิ (Phanerozoic eon) โดยมีปริมาณการสะสม 5-6 เท่าของปริมาณในบรรยากาศปัจจุบันในยุคเมโสโซอิก และ 10-15 เท่าในยุคพาเลโอโซอิก (Palaeozoic era) ตอนต้นและต่อเนื่องมาถึงยุคเดโวเนียน (Devonian period) ประมาณ 400 ล้านปีก่อนBerner, RA, (1994) GEOCARB II: a revised model of atmospheric  over Phanerozoic time. American Journal of Science 294, 56–91 DL Royer, RA Berner and DJ Beerling (2001) Phanerozoic atmospheric  change: evaluating geochemical and paleobiological approaches. Earth-Science Reviews 54, 349-392 Berner, RA, Kothavala, Z (2001) GEOCARB III: a revised model of atmospheric  over Phanerozoic time. American Journal of Science 301, 182-204 การกระจายขยายตัวของพืชบนบกได้ลดปริมาณการสะสม  ในช่วงปลายยุคเดโนเวียน การทำหน้าที่ของพืชทั้งด้านการเป็นแหล่งเกิดและแหล่งเก็บกักของ การเป็นปัจจัยสำคัญในการสร้างสเถียรภาพการป้อนกลับBeerling, DJ and Berner, RA (2005) Feedbacks and the co-evolution of plants and atmospheric . Proceedings of the National Academy of Science 102, 1302-1305 ในช่วง 200 ล้านปีก่อนหน้านั้นได้เกิดยุคน้ำแข็งกลับไปกลับมาจนมีน้ำแข็งปกคลุมเกือบถึงเส้นศูนย์สูตร (เรียกกันว่าโลกก้อนหิมะ Snowball Earth) และได้เกิดการหยุดอย่างกะทันหันเมื่อประมาณ 500 ล้านปีก่อนจากการระเบิดอย่างมหาศาลของภูเขาไฟที่ได้ปลดปล่อย ออกมาทำให้ปริมาณของมันพุ่งขึ้นถึงร้อยละ 12 อย่างกะทันหัน หรือเท่ากับประมาณ 120 เท่าของปัจจุบัน ส่งผลให้เกิดปรากฏการณ์เรือนกระจกและการเกิดคาร์บอเนต เช่น หินปูน ในอัตราสูงถึงประมาณ 1 มิลลิเมตรต่อวันPF Hoffmann, AJ Kaufman, GP Halverson, DP Schrag (1998) A neoproterozoic snowball earth. Science 281, 1342-1346  เหตุการณ์ใหญ่ในครั้งนี้ได้ปิดบรมยุคพรีแคมเบรียนลงและทดแทนโดยยุคฟาเนโรโซอิก (Phanerozoic) ที่ร้อนกว่า ที่ซึ่งเป็นยุคที่สัตว์และพืชหลายเซลล์เริ่มวิวัฒนาการขึ้น หลังยุคนี้ก็ไม่มีการปลดปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์ในจำนวนมหาศาลอย่างนี้ออกมาอีก และ ณ ปัจจุบัน การปลดปล่อยแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์จากภูเขาไฟสู่บรรยากาศยังมีปริมาณการปลดปล่อยน้อยกว่ากิจกรรมของมนุษย์TM Gerlach (1991) Present-day  emissions from volcanoes. Transactions of the American Geophysical Union 72, 249-255

 แก๊สเรือนกระจกจากกิจกรรมมนุษย์ 


นับตั้งแต่ประมาณ พ.ศ. 2300 เป็นต้นมากิจกรรมของมนุษย์ได้เพิ่มปริมาณการสะสมคาร์บอนไดออกไซด์และแก๊สเรือนกระจกที่สำคัญชนิดอื่นๆ มากขึ้น  แหล่งเกิดตามธรรมชาติของคาร์บอนไดออกไซด์ในตอนแรกมีปริมาณสูงกว่าจากกิจกรรมมนุษย์ประมาณ 20 เท่า  แต่ปริมาณจากธรรมชาติดังกล่าวอยู่ในภาวะสมดุลด้วยการกักเก็บตามธรรมชาติ เช่นจากการกร่อนสลายของหินบนแผ่นดินและจากการสังเคราะห์แสงของพืชและแพลงค์ตอนในทะเลที่ดึงคาร์บอนไดออกไซด์ไปเก็บกักไว้ และจากผลของการสมดุลนี้ ทำให้ปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์คงที่อยู่ระหว่าง 260 และ 280 ส่วนในล้านส่วนเป็นเวลาต่อเนื่องประมาณ 10,000 ปีระหว่างการหมดยุคน้ำแข็งและเมื่อเริ่มยุคอุตสาหกรรมhttp://www.ipcc.ch/pdf/assessment-report/ar4/wg1/ar4-wg1-chapter7.pdf  Climate Change 2007 The Physical Science Basis. Chapter 7: Couplings Between Changes in the Climate System and Biogeochemistry 

แหล่งเกิดแก๊สเรือนกระจกจากกิจกรรมของมนุษย์รวมถึง:
 การเผาผลาญเชื้อเพลิงซากดึกดำบรรพ์และการทำลายป่าที่ปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์สู่บรรยากาศมากขึ้น การทำลายป่า (โดยเฉพาะในเขตร้อน) มีส่วนปลดปล่อย  มากถึง 1 ใน 3 ของ  ที่เกิดจากกิจกรรมมนุษย์ทั้งหมด http://www.ipcc.ch/pdf/assessment-report/ar4/wg1/ar4-wg1-chapter7.pdf 
IPCC Fourth Assessment Report, Working Group I Report "The Physical Science Basis", Section 7.3.3.1.5 (p. 527);
 การย่อยสลายในกระเพาะและลำไส้ของปศุสัตว์และการจัดการเกี่ยวกับมูลปศุสัตว์H. Steinfeld, P. Gerber, T. Wassenaar, V. Castel, M. Rosales, C. de Haan (2006) Livestock’s long shadow. Environmental issues and options. FAO Livestock, Environment and Development (LEAD) Initiative.   การทำนาข้าว การใช้และการเปลี่ยนแปลงการใช้ที่ดินในพื้นที่ชุ่มน้ำ การสูญเสียแก๊สและน้ำมันจากท่อส่ง รวมถึงการปล่อยแก๊สจากหลุมฝังกลบขยะ เหล่านี้ ทำให้ปริมาณของมีเทนเพิ่มมากขึ้นในบรรยากาศ บ่อเกรอะหรือบ่อบำบัดสิ่งโสโครกสมัยใหม่แบบปิดทึบที่ระบายแก๊สทางท่อระบายก็มีส่วนเพิ่มมากเช่นกัน

 การใช้สารคลอโรฟลูโอโรคาร์บอน (CFCs) ในตู้เย็นและเครื่องปรับอากาศ รวมทั้งการใช้แก๊ส ฮาลอน (halon) ในระบบถังดับเพลิงและกระบวนการผลิตของผู้ผลิต
 กิจกรรมทางการเกษตรซึ่งรวมทั้งการใช้ปุ๋ยที่เป็นตัวเพิ่มแก๊สไนตรัสออกไซด์

แหล่งทั้งเจ็ดของ  จากการเผาใหม้เชื้อเพลิงซากดึกดำบรรพ์ได้แก่ (เป็นร้อยละของปริมาณที่ปล่อยใน พ.ศ. 2543 – 2547):
 เชื้อเพลิงแข็ง (เช่น ถ่านหิน) : 35%
 เชื้อเพลิงเหลว (เช่น น้ำมันเบนซิน) : 36%
 เชื้อเพลิงแก๊ส (เช่น แก๊สธรรมชาติ) : 20%
 การเผาทิ้ง (Flaring) ทางอุตสาหกรรมและที่หลุมขุดเจาะน้ำมัน: <1%
 การผลิตซิเมนต์: 3%
 สารไฮโดรคาร์บอนที่ไม่ใช่เชื้อเพลิง: <1%
 เชื้อเพลิง “บังเกอร์” นานาชาติ (bunkers) ที่ใช้กับเครื่องบินและเรือเดินทะเลที่ไม่ได้นับรวมไว้ในตัวเลขของชาติใดๆ: 4%

หน่วยงาน อีพีเอ ของสหรัฐ จัดอันดับผู้ปล่อยแก๊สเรือนกระจกของ ภาคส่วนผู้ใช้ขั้นสุดท้าย (end-user sectors) ไว้เป็นลำดับดังนี้คือ: อุตสาหกรรม, การขนส่ง, การพักอาศัย, พาณิชยกรรมและเกษตรกรรม แหล่งปลดปล่อยแก๊สเรือนกระจกรายบุคคลเกิดจากการให้ความอบอุ่นและการทำความเย็นในอาคาร การใช้ไฟฟ้าและการขนส่ง มาตรการการอนุรักษ์เพื่อแก้ไขได้แก่การใช้ฉนวนกันความร้อนสำหรับอาคาร การใช้หลอดฟลูออเรสเซนแบบประหยัดและการเลือกซื้อรถยนต์ที่กินน้ำมันน้อย

คาร์บอนไดออกไซด์ มีเทน ไนตรัสออกไซด์และกลุ่มทั้ง 3 ของแก๊สฟลูโอริเนต (fluorinated gas) ได้แก่ ซัลเฟอร์เฮกซาฟลูออไรด์ (sulfur hexafluoride, ไฮโดรฟลูโอโรคาร์บอน (HFC) และเพอฟลูโอโรคาร์บอน PFCs) นับเป็นแก๊สเรือนกระจกที่กำหนดไว้ในพิธีสารเกียวโต ซึ่งได้ถึงกำหนดการบังคับใช้ใน พ.ศ. 2548  

แม้แก๊ส ซีเอฟซี (CFCs) จะเป็นแก๊สเรือนกระจกแต่ก็ถูกควบคุมอยู่แล้วโดยพิธีสารมอนทรีล (Montreal Protocol) ซึ่งเป็นผลของการจำกัดการใช้ที่เนื่องมาจากการทำลายชั้นโอโซน (ozone depletion) มากกว่าการเป็นแก๊สที่ทำให้เกิดปรากฏการณ์โลกร้อน โปรดสังเกตว่าการลดลงของชั้นโอโซนมีผลน้อยมากต่อปรากฏการณ์โลกร้อน กระบวนการที่ต่างกันทั้งสองนี้สร้างความสับสนแก่สื่อมากพอควร

 บทบาทของไอน้ำ 

ไอน้ำ (Water vapor) นับเป็นแก๊สเรือนกระจกที่เกิดจากธรรมชาติที่ทำให้เกิดปรากฏการณ์เรือนกระจกมากที่สุด คือระหว่างร้อยละ 36-66realclimate.org. Water vapour: feedback or forcing?. การสะสมตัวของไอน้ำมากน้อยต่างกันไปตามภูมิภาค กิจกรรมของมนุษย์ไม่มีผลโดยตรงต่อไอน้ำยกเว้นพื้นที่ระดับจุลภาค (เช่น บริเวณใกล้พื้นที่เกษตรที่มีระบบชลประทาน)

ความสัมพันธ์คลอเซียส-คลาเพรอน (Clausius-Clapeyron relation) กำหนดไว้ว่า อากาศอุ่นเก็บกักไอน้ำเป็นหน่วยบริมาตรได้มากกว่า แบบจำลองภูมิอากาศ (climate model) ที่ทันสมัยที่สุดทำนายว่าการสะสมของไอน้ำในอากาศร้อนจะขยายขนาดของปรากฏการณ์เรือนกระจกที่เป็นผลจากแก๊สเรือนกระจกที่เกิดจากกิจกรรมของมนุษย์โดยยังคงรักษาความชื้นสัมพัทธ์ไว้ได้คงที่ ดังนั้นไอน้ำจึงทำหน้าที่ป้อนกลับทางบวกต่อแรงที่เกิดจากแก๊สเรือนกระจกเช่น CO2.

 การปล่อยแก๊สเรือนกระจก 
บทความหลัก: การปล่อยแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ (carbon dioxide emissions)

การวัดแกนน้ำแข็งตัวอย่างจากแอนตาร์กติก (Measurements from Antarctic ice cores) พบว่าก่อนมีการเริ่มปล่อยแก๊สเรือนกระจกจากอุตสาหกรรมเพียงเล็กน้อย ระดับของ CO2 ในบรรยากาศมีประมาณ 280 ppm โดยบริมาตร จากตัวอย่างแกนน้ำแข็งดูเหมือนว่าการสะสมของ CO2 จะนิ่งอยู่ที่ระหว่าง 260 และ 280 ppm เป็นเวลา 10,000 ปีก่อนหน้านั้น การศึกษาโดยการใช้หลักฐานจากปากใบของใบไม้ดึกดำบรรพ์พบว่ามีการผันแปรของระดับ CO2 ค่อนข้างมากคือสูงกว่า 300 ppm ในช่วง 7,000-10,000 ปีที่ผ่านมา แม้นักวิทยาศาสตร์บางคนโต้แย้งว่าการค้นพบนี้สะท้อนให้เห็นปัญหาของการคำนวณเปรียบเทียบ/การแปดเปื้อนมากกว่าการผันแปรของปริมาณจริงของ CO2  

นับตั้งแต่การเริ่มต้นของการปฏิวัติอุตสาหกรรมเป็นต้นมา ความเข้มของปริมาณแก๊สเรือนกระจกได้เพิ่มขึ้น การสะสมของ CO2 ได้เพิ่มขึ้นประมาณ 100 ppm (เช่นระหว่าง 280 ppm ถึง380 ppm) การเพิ่ม 50 ppm แรกใช้เวลาประมาณ 200 ปีจากการเริ่มการปฏิวัติอุตสาหกรรมมาถึงประมาณ พ.ศ. 2516 การเพิ่ม 50 ppm ถัดมาใช้เวลาประมาณ 33 ปีจาก พ.ศ. 2516 ถึง พ.ศ. 2549 ผลการสังเกตการณ์สามารถดูทางออนไลน์ได้ใน “ฐานข้อมูลสังเกตการณ์ภูมิอากาศเชิงเคมี ( Atmospheric Chemistry Observational Databases) แก๊สเรือนกระจกที่มีความแรงของการแผ่รังสีมีดังนี้:

+ Relevant to radiative forcingแก๊ส ปริมาณปัจจุบัน (พ.ศ. 2541) การเพิ่มก่อนยุคอุตสาหกรรม (พ.ศ. 2300) ร้อยละที่เพิ่ม แรงการแผ่รังสี (วัตต์/ตารางเมตร) คาร์บอนไดออกไซด์ 365 ppm {383 ppm (2007.01)}  87 ppm {105 ppm (2007.01)}  31% {37.77% (2007.01)}  1.46 {~1.532 (2007.01)} มีเทน 1,745 ppb  1,045 ppb  150%  0.48 ไนตรัสออกไซด์ 314 ppb  44 ppb  16%  0.15


+ แก๊สที่เป็นทั้งแรงแผ่รังสี ( radiative forcing) และตัวทำลายโอโซน ทั้งหมดข้างล่างนี้ไม่เกิดตามธรรมชาติ ดังนั้นจึงมีปริมาณเท่ากับศูนย์ในยุคก่อนอุตสาหกรรมแก๊ส ปริมาณปัจจุบัน (พ.ศ. 2541)  แรงการแผ่รังสี  (W/m²)  CFC-11|Trichlorofluoromethane|CFC-11 268 ppt|Parts per trillion|ppt 0.07 CFC-12|Dichlorodifluoromethane|CFC-12 533 ppt 0.17 CFC|Chlorofluorocarbon|CFC-113 84 ppt 0.03 Carbon tetrachloride 102 ppt 0.01  HCFC-22 69 ppt  0.03

(ที่มา: รายงานเรื่องแรงแผ่รังสีของ (IPCC) พ.ศ. 2547 ปรับปรุงใหม่ (พ.ศ. 2541) โดย IPCC TAR ตารางที่ 6.1   )

 อัตราการเปลี่ยนและการปล่อยเมื่อเร็วๆ นี้ 

อัตราเร่งอย่างรวดเร็วในการปลดปล่อย CO2 นับตั้งแต่ พ.ศ. 2543 ในจำนวน >3% y−1 (>2 ppm y−1) จาก 1.1% y−1 ระหว่างช่วง พ.ศ. 2534 –  พ.ศ. 2542 นับได้ว่าเป็นการต่อเนื่องของแนวโน้มของการลด ความเข้มของคาร์บอน (carbon intensity) ทั้งในประเทศพัฒนาแล้วและประเทศกำลังพัฒนา ถึงแม้มากกว่า 3/4 ของการสะสม CO2 จากกิจกรรมมนุษย์จะมาจากประเทศกำลังพัฒนาก็ตาม การลดปริมาณการปล่อยลงเป็นเฉพาะท้องถิ่นมีความสัมพันธ์กับการล่มสลายของ สหภาพโซเวียต ที่ตามมาด้วยการปล่อยที่น้อยลงของภูมิภาคเนื่องจากการใช้พลังงานที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นRaupach, M.R. et al. (2007) "Global and regional drivers of accelerating CO2 emissions." Proc. Nat. Acad. Sci. 104 (24) : 10288-10293. จากการเปรียบเทียบ พบว่ามีเทนเพิ่มไม่มาก และ N2O เพิ่ม 0.25% y−1.

 เอเชีย 
ระดับของแก๊สเรือนกระจกจากกิจกรรมมนุษย์ได้เพิ่มถึงจุดสูงสุดอีกครั้งด้วยสัญญาณของการเพิ่มเศรษฐกิจการอุตสาหกรรมของเอเชียนำโดยจีน Planet Ark : Greenhouse Gases at New Peak in Sign of Asia Growth ในช่วงระหว่างปี พ.ศ. 2543 – พ.ศ. 2553 คาดว่าจีนจะปล่อยคาร์บอนออกมาอีก 600 ล้านตัน ส่วนใหญ่เกิดจากการก่อสร้างโรงไฟฟ้าแบบเก่าอย่างรวดเร็วในจังหวัดต่างๆ ที่ยังจนอยู่ [http://ucsdnews.ucsd.edu/newsrel/international/03-08ChinasCarbonDioxideEmissions.asp "UC Analysis Shows Alarming Increase in Expected Growth of China's Carbon Dioxide Emissions", accessed 2008-03-11

 สหรัฐอเมริกา 
บทความหลัก (ภาษาอังกฤษ) : Greenhouse gas emissions by the United States และ  United States federal register of greenhouse gas emissions

สหรัฐ ปล่อยแก๊สเรือนกระจกในปี พ.ศ. 2548 เพิ่มขึ้นร้อยละ 16.3 จาก พ.ศ. 2533 Emissions inventory from the EPA, cited in Science News, vol. 171, p. 318 จากการคาดคะเนเบื้องต้นของหน่วยประเมินด้านสิ่งแวดล้อมของเนเธอร์แลนด์ พบว่า ประเทศที่ปล่อย CO2 นับตั้งแต่ พ.ศ. 2549 คือจีนซึ่งปล่อยออกมาประมาณ 6,200 เมกะตัน ตามด้วยสหรัฐฯประมาณ 5,800 เมกกะตัน เทียบกับปี พ.ศ. 2548 จีนปล่อย CO2 จากซากดึกดำบรรพ์เพิ่มใน พ.ศ. 2549 ร้อยละ 8.7 ในขณะที่ปีเดียวกันของสหรัฐ ลดลงร้อยละ 1.4 หน่วยประเมินฯ ดังกล่าวให้ข้อสังเกตว่า การคาดคะเนของตนไม่รวมแหล่ง CO2 ที่ไม่แน่นอน ถึงแม้ว่าน้ำหนักจะไม่มากเมื่อเทียบกับนำหนักของคาร์บอนไดออกไซด์ที่มีอยู่ในบรรยากาศ แต่ก็นับว่าเป็นระดับที่มากกว่าระดับในยุคก่อนอุตสาหกรรม

 การลดปริมาณแก๊สเรือนกระจกจากบรรยากาศและแนวโน้มของโลกร้อน 

นอกจากไอน้ำซึ่งมีอายุเป็นวัน แก๊สเรือนกระจกเกือบทั้งหมดต้องใช้เวลานานหลายปีจึงจะหนีออกจากบรรยากาศไปได้ แม้จะยังไม่อาจทราบได้แน่นอนว่าจะใช้เวลากี่ปี แต่ก็มีการคาดคะเนสำหรับแก๊สเรือนกระจกตัวหลักไว้แล้วดังนี้: 

การแยกแก๊สเรือนกระจกอาจทำได้หลายกระบวนการ:
 จากผลของการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพ (การกลั่นตัวและการตกลงมาเป็นหยาดน้ำฟ้าเป็นการขจัดน้ำออกจากบรรยากาศ) 
 จากผลของปฏิกิริยาทางเคมีภายในบรรยากาศ ในกรณีนี้คือมีเทน โดยการออกซิไดซ์ด้วยปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติกับอนุมูลอิสระ (free radical) ของไฮดรอกซีล (hydroxyl)  OH และสลายตัวเป็น และไอน้ำเมื่อทำปฏิกิริยาเสร็จ (การมีส่วนของ ของมีเทนที่รวมกับออกซิเจนนี้ไม่นับเป็นมีเทนที่มีศักยภาพทำให้โลกร้อน) ปฏิกิริยานี้รวมน้ำยาและของแข็งทางเคมีเกิดขึ้นในละอองลอยของบรรยากาศ
 จากผลของการแลกเปลี่ยนทางกายภาพที่ผิวหน้าของบรรยากาศกับผิวหน้าสิ่งอื่นในโลก เช่น การละลายของชั้นแก๊สในบรรยากาศที่ผิวมหาสมุทร
 จากผลการเปลี่ยนแปลงทางเคมีที่ผิวหน้าของบรรยากาศกับผิวหน้าของสิ่งอื่นในโลก ในกรณีนี้คือ ซึ่งลดลงโดยการสังเคราะห์แสงของพืช และหลังจากละลายในมหาสมุทรแล้วทำปฏิกิริยากลายเป็นประจุกรดคาร์บอนิก และ ไบคาร์บอเนต และ คาร์บอเนต (ดู “การเป็นกรดของมหาสมุทร - ocean acidification)
 จากผลของการเปลี่ยนทางโฟโตเคมี (Photochemical change) ฮาโลคาร์บอน (Halocarbon) จะแตกตัวโดยแสงอุลตราไวโอเลตและปลดปล่อย Cl• and F• ในฐานะอนุมูลอิสระที่มีอันตรายต่อโอโซน (ปกติฮาโลคาร์บอนมีความสเถียรมากเกินที่จะเกิดปฏิกิริยาในบรรยากาศ)
 จากผลของการแตกเป็นไอออนจากพลังงานระดับสูงของรังสีคอสมิก หรือฟ้าผ่า ซึ่งการยึดตัวของโมเลกุลจะแตกออก เช่นฟ้าผ่าก่อตัวแอนไอออน (anions) ของไนโตรเจนจาก N2 ซึ่งจะทำปฏิกิริยากับ O2 to form NO2.


 เวลาชั่วชีวิตในบรรยากาศ 
ตัวแปรเสริมของระยะชั่วชีวิตบรรยากาศ (atmospheric lifetime) หมายถึงระยะเวลาที่จะใช้ในการฟื้นฟูให้คืนสภาวะสมดุลหลังการเพิ่มการสะสมของแก๊สเรือนกระจกในบรรยากาศ โมเลกุลของแก๊สอาจเกิดการแลกเปลี่ยนแบบเก็บกัก (sinks) เช่นกับดิน มหาสมุทร พืชและระบบชีวะอื่นๆ ทำให้การสะสมที่มากเกินลดลงอย่างเดิม รวมทั้งเวลาที่ต้องใช้สำหรับ ”ระยะชั่วชีวิตเฉลี่ย” (mean lifetime) นี้ มักมีการกล่าวถึงระยะเวลาชั่วชีวิตในบรรยากาศของ ที่ไม่ถูกต้องว่าเป็นเวลาไม่กี่ปีเพราะคิดเพียงเวลาที่โมเลกุลของ ในบรรยากาศถูกขจัดออกโดยการผะสมหรือละลายในมหาสมุทร หรือถูกใช้ไปในการสังเคราะห์แสง หรือด้วยกระบวนการอื่น อย่างไรก็ดี ความคิดนี้ลืมฟลักซ์การสมดุลของ ที่กลับออกจาก “แอ่งเก็บกัก” อื่น ดังนั้น ตัวกำหนดที่แท้จริงจึงอยู่ที่การเปลี่ยนแปลงสุทธิของแก๊สเรือนกระจกใน “ทุกแหล่งและทุกแอ่งเก็บกัก” มิใช่คิดเฉพาะเวลาของกระบวนการขจัดเท่านั้น

ตัวอย่าง “เวลาชั่วชีวิตในบรรยากาศ” และ GWP (Global warming potential) ของแก๊สเรือนกระจกชนิดต่างๆ:
 CO2 มีเวลาชั่วชีวิตในบรรยากาศที่ผันแปรที่ไม่สามารถบ่งบอกได้อย่างแน่นอนและชัดเจน ผลงานวิจัยเมื่อเร็วๆ นี้บ่งชี้ว่า การฟื้นสภาพจากการเพิ่มของ ที่เข้าสู่บรรยากาศโดยการเผาผลาญเชื้อเพลิงซากดึกดำบรรพ์นั้นมีผลทำให้ระยะสำหรับ “เวลาชั่วชีวิตในบรรยากาศ” ต้องใช้เวลามากนับหมื่นปี คาร์บอนไดออกไซด์ได้รับการกำหนดให้มี GWP เท่ากับ 1 (เพื่อเป็นฐานเปรียบเทียบ) 
 มีเทน มีเวลาชั่วชีวิตในบรรยากาศเท่ากับ 12 ± 3 ปี และมี GWP เท่ากับ 62 ในเวลา 20 ปี, 23 ในเวลา 100 ปี,และ 7 ในเวลา 500 ปี การลดค่า GWP ที่สัมพันธ์กับเวลาที่นานกว่าที่สัมพันธ์กับข้อเท็จจริงที่ว่ามีเทนเสื่อมเมื่อทำปฏิกิริยากับน้ำและ CO2 ในบรรยากาศ
 ไนตรัสออกไซด์ มีเวลาชั่วชีวิตในบรรยากาศ 120 ปี และมี GWP ที่ 269 ในเวลา 100 ปี
 CFC-12 มีเวลาชั่วชีวิตในบรรยากาศ 100 ปี และมี GWP ที่ 10,600 ในเวลา 100 ปี
 HCFC-22 มีเวลาชั่วชีวิตในบรรยากาศ 12.1 ปี และมี GWP ที่1,700 ในเวลา 100 ปี
 เตทราฟลูโอโรมีเทน (Tetrafluoromethane) มีเวลาชั่วชีวิตในบรรยากาศ 50,000 ปี และมี GWP ที่ 5,700 ในเวลา 100 ปี
 ซัลเฟอร์เฮกซาฟลูโอไรด์ (Sulfur hexafluoride มีเวลาชั่วชีวิตในบรรยากาศ 3,200 ปี และมี GWP ที่ 22,000 ในเวลา 100 ปี
ที่มา : IPCC, table 6.7.

 Airborne fraction 
Airborne fraction (AF) หมายถึงสัดส่วนของการปล่อยแก๊สเรือนกระจก (ปกติได้แก่ ) ที่เหลือตกค้างในบรรยากาศหลังระยะเวลาหนึ่ง แคนาเดลล์ (Canadell 2007) ได้ให้คำนิยามของ AF รายปีว่าเป็นอัตราส่วนของ ในบรรยากาศที่เพิ่มในปีที่กำหนดต่อจำนวนปีที่ปล่อยออกมาทั้งหมด และคำนวณว่าเฉลี่ยได้เท่ากับ 9.1 PgC y-1 ของการปล่อยโดยกิจกรรมของมนุษย์ทั้งหมดตั้งแต่ พ.ศ. 2543 – พ.ศ. 2549 ซึ่งมี  AF เท่ากับ 0.45.  สำหรับ AF ในช่วง 50 ปีที่ผ่านมา (พ.ศ. 2499 – พ.ศ. 2549) ได้เพิ่มในอัตรา 0.25±0.21 %/ปี

 ศักยภาพโลกร้อน 
ศักยภาพโลกร้อน ( global warming potential) หรือ GWP ขึ้นอยู่กับทั้งประสิทธิภาพของโมเลกุลในฐานะการเป็นแก๊สเรือนกระจกกับเวลาชั่วชีวิตในบรรยากาศของมัน GWP วัดได้โดยการเปรียบเทียบกับ ในขนาดของมวลที่เท่ากันแล้วจึงประเมินหาค่าเฉพาะของเวลา ดังนั้น ถ้าโมเลกุล (ของแก๊สเรือนกระจก) มี GWP สูงในช่วงเวลาที่สั้น (เช่น 20 ปี)  แต่กลับมีช่วงชั่วชีวิตสั้น ย่อมหมายความว่ามันมี GWP มากในช่วงเวลา 20 ปี แต่จะมีน้อยในช่วงเวลา 100 ปี และในทางกลับกันถ้าโมเลกุลของ CO2ที่มีเวลาชั่วชีวิตบรรยกาศที่ยาวกว่า GWP จะเพิ่มขึ้นตามเวลาที่ผ่านไป

 ผลกระทบที่เกี่ยวข้อง 

คาร์บอนมอนอกไซด์ มีผลในการแผ่รังสีทางอ้อมโดยทำให้ระดับความเข้มของมีเทนและโทรโปสเฟียริกโอโซนสูงขึ้นผ่านการ “เก็บตกแก๊สอื่น” ในบรรยากาศ (เช่นอนุมูลอิสระไฮดรอกซีล (hydroxyl radical, OH) คาร์บอนมอนอกไซด์เกิดขึ้นเมื่อเชื้อเพลิงที่มีส่วนประกอบของคาร์บอนถูกเผาไม่สมบูรณ์ มันจะได้รับการเติมออกซิเจนในบรรยากาศตามกระบวนการธรรมชาติกลายเป็นคาร์บอนไดออกไซด์ คาร์บอนมอนอกไซด์มีเวลาชั่วชีวิตในบรรยากาศเพียงไม่กี่เดือน  ดังนั้นมันจึงมีความผันแปรเชิงเนื้อที่มากกว่าแก๊สอายุยืนอื่นๆ

แนวโน้มสำคัญในการมีผลทางอ้อมอีกประการหนึ่งมาจากมีเทนซึ่งนอกเหนือไปจากผลกระทบด้านการแผ่รังสีโดยตรงของมันแล้ว มันยังเป็นตัวช่วยสร้างโอโซนอีกด้วย ชินเดลล์และคณะ (Shindell et al 2005) Shindell, Drew T.; Faluvegi, Greg; Bell, Nadine; Schmidt, Gavin A. "An emissions-based view of climate forcing by methane and tropospheric ozone", Geophysical Research Letters, Vol. 32, No. 4   ให้ข้อถกเถียงว่า การมีส่วนในการทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศ ของมีเทนอย่างน้อยก็มีส่วนมากเป็น 2 เท่าจากที่เคยประมาณกันมาด้วยผลกระทบดังที่กล่าวนี้

 ดูเพิ่ม 

 ข้อมูลสังเกตการณ์สารเคมีในบรรยากาศ (Atmospheric Chemistry Observational Databases)
 หน้าต่างบรรยากาศ (Atmospheric window)
 ลักษณะการเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศเมื่อเร็วๆ นี้ (Attribution of recent climate change)
 รายชื่อประเทศที่ปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์ (Carbon emissions by country|List of countries by carbon dioxide emissions|Carbon emissions by country)
 โครงการเปิดโปงคาร์บอน (Carbon Disclosure Project)
 การเก็บกักคาร์บอน (Carbon sink
 การเป็นกลางเชิงคาร์บอน (Carbon neutral)
 กฎหมายอากาศสะอาด (Clean Air Act)
 กลุ่มภูมิอากาศ (Climate Group)
 บรรยากาศของโลก (Earth's atmosphere)
 มาตรฐานการปล่อยแก๊ส (Emission standard) Environmental accounting
 Environmental agreements
 European Climate Change Programme
 Global warming
 Greenhouse effect
 Greenhouse gas emissions from transportation
 Greenhouse gas emissions in the USA
 Global Atmosphere Watch
 Hydrogen Economy|
 List of countries by greenhouse gas emissions per capital Massachusetts v. Environmental Protection Agency
 North American Carbon Program
 Norwegian Polar Institute
 Ocean acidification
 Radiative forcing
 Regional Greenhouse Gas Initiative
 United Nations Intergovernmental Panel on Climate Change
 Western Regional Climate Action Initiative
 World energy resources and consumption
 Zero carbon economy
 สำนักงานนโยบายและแผนทรัพยากรธรรมชาติและสิ่งแวดล้อม กระทรวงวิทยาศาสตร์ฯ แก๊สเรือนกระจกคืออะไร 

 อ้างอิง 

 แหล่งข้อมูลอื่น 

 Greenhouse-gas reduction technologies for coal-fired power generation .
 The NOAA Annual Greenhouse Gas Index (AGGI).
 Greenhouse Gases Sources, Levels, Study results — University of Michigan; eia.gov findings
 Kenya legislation aims to cut industrial gas emissions, March 2008 
 ศูนย์ประสานการจัดการการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ สำนักงานนโยบายและแผนทรัพยากรธรรมชาติและสิ่งแวดล้อม 

 การปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์ 
 International Energy Annual: Reserves
 International Energy Annual 2003: Carbon Dioxide Emissions
 International Energy Annual 2003: Notes and Sources for Table H.1co2 (Metric tons of carbon dioxide can be converted to metric tons of carbon equivalent by multiplying by 12/44)
 DOE — EIA — Alternatives to Traditional Transportation Fuels 1994 — Volume 2, Greenhouse Gas Emissions (includes "Greenhouse Gas Spectral Overlaps and Their Significance")
 NOAA Paleoclimatology Program — Vostok Ice Core
 NOAA CMDL CCGG — Interactive Atmospheric Data Visualization NOAA CO2 data
 Carbon Dioxide Information Analysis Centre FAQ  Includes links to Carbon Dioxide statistics
 Little Green Data Book 2007, World Bank. Lists C02 statistics by country, including per capita and by country income class.
 Flight Carbon Emission Calculator 

 การปล่อยมีเทน 
 BBC News — Thawing Siberian bogs are releasing more methane
 METHANE-EATING BUG HOLDS PROMISE FOR CUTTING GREENHOUSE GAS . Media Release, GNS Science, New Zealand

 นโยบายและการสนับสนุน 
 ศูนย์ประสานการจัดการการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ สนผ. กระทรวงวิทยาศาสตร์ฯ 
 Australian Greenhouse Gas Initiative
 Global Green Plan , องค์การไม่แสวงกำไรในเมลเบิร์น ออสเตรเลีย ผู้พัฒนาหลักสูตรโรงเรียนเพื่อสอนเยาวชนให้รู้จักการลดการปล่อยแก๊ส
 Carbon Dioxide is Good for the Environment  รายงานวิจัยปี พ.ศ. 2544 National Center for Public Policy Research
 Environmental Effects of Increased Atmospheric Carbon Dioxide รายงานวิจัยโดย Oregon Institute of Science and Medicine
 EU page about reducing CO2 emissions from light-duty vehicles : the EU's aim is to reach — by 2010 at the latest — an average CO2 emission figure of 120 g/km for all new passenger cars marketed in the Union.


หมวดหมู่:Climate forcing agents
หมวดหมู่:Carbon finance
หมวดหมู่:การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ