Potencial de quecemento global

O potencial de quecemento global ou índice GWP (do inglés global warming potential) é unha medida de canta radiación térmica infravermella sería absorbida nun período de tempo dado por un gas de efecto invernadoiro engadido á atmosfera, expresada como un múltiplo da radiación que sería absorbida pola mesma masa engadida de dióxido de carbono (CO2). Mide a intensidade con que un gas inflúe no quecemento global comparado co CO2. O GWP é 1 para o CO2. Para outros gases depende da intensidade con que o gas absorbe radiación térmica infravermella, da rapidez coa que o gas abandona a atmosfera e o período de tempo que está sendo considerado. O equivalente de dióxido de carbono (CO2e ou CO2eq ou CO2-e) calcúlase a partir do GWP. Para calquera gas é a masa de CO2 que quentaría a Terra en igual medida que a masa dese gas. Así, proporciona unha escala común para medir os efectos climáticos de diferentes gases. Calcúlase como GWP multiplicado pola masa do outro gas.
O metano ten un GWP (en 100 anos) de 27, 9, que significa que, por exemplo, unha fuga dunha tonelada de metano equivale á emisión de 27, 9 toneladas de dióxido de carbono. De xeito similar, unha tonelada de óxido nitroso, procedente de arrozais ou do esterco por exemplo, equivale a 273 toneladas de dióxido de carbono. Valores
O dióxido de carbono é a referencia. Ten un GWP de 1 sen importar o período de tempo utilizado. As emisións de CO2 causan un incremento das concentracións atmosféricas de CO2 que durarían miles de anos.
Estimacións dos valores de GWP en 20, 100 e 500 anos fanse e revísanse periodicamente en informes do Grupo Intergobernamental sobre o Cambio Climático (IPCC polas súas siglas en inglés de Intergovernmental Panel on Climate Change). O informe de 2023 é o Sexto Informe de Avaliación do IPCC (grupo de traballo I). Os anteriores eran o Segundo Informe de Avaliación do IPCC (1995), o Terceiro de Informe de Avaliación do IPCC (2001), o Cuarto Informe de Avaliación do IPCC (2007) e o Quinto Informe de Avaliación do IPCC (2013).
Aínda que os informes recentes reflicten unha exactitude máis científica, os países e empresas continúan usando os valores SAR e AR4 por unha mellor comparación dos seus informes de emisión. O AR5 non considera os valores a 500 anos, pero introduciu as estimacións GWP incluíndo a retroalimentación ou feedback clima-carbono (f) cunha considerable incerteza. O IPCC inclúe na lista moitas outras substancias non mostradas aquí. Algunhas teñen un alto GWP pero soamente a unha baixa concentración na atmosfera. O impacto total de todos os gases fluorados é estimado no 3% de todas as emisións de gases de efecto invernadoiro.
Os valores da táboa asumen que se analiza a mesma masa de composto; orixínanse distintas proporcións da conversión dunha substancia noutra. Por exemplo, a queima de metano dando dióxido de carbono reduciría o impacto do quecemento global, pero nun factor menor de 25: 1 porque a masa do metano queimado é menor que a masa de dióxido de carbono liberado (proporción 1: 2. 74). Para unha cantidade inicial dunha tonelada de metano, que ten un GWP de 25, despois da combustión habería 2, 74 toneladas de CO2, cada tonelada ten un GWP de 1. Isto é unha redución neta de 22, 26 toneladas de GWP, reducindo o efecto do quecemento global nunha proporción de 25: 2. 74 (aproximadamente 9 veces menos).
Uso no Protocolo de Kyoto e na UNFCCC
Baixo o Protocolo de Kyoto, o informe internacional estandarizado da Conferencia das Partes de 1997, decidiu (na decisión 2/CP. 3) que se utilizarían os valores de GWP calculados no Segundo Informe de Avaliación do IPCC para converter as emisións de varios gases de efecto invernadoiro en equivalentes comparables de CO2.
Despois dalgunhas actualizacións intermedias, en 2013 este estándar foi de novo actualizado na xuntanza de Varsovia da Convención Marco sobre Cambio Climático das Nacións Unidas (UNFCCC, decisión 24/CP. 19) e pasou a usarse un novo conxunto de valores GWP sobre un período de 100 anos. Publicaron estes valores no Anexo III, e tomáronos do Cuarto Informe de Avaliación do Grupo Intergobernamental sobre o Cambio Climático, que se publicara en 2007.
Esas estimacións de 2007 aínda se usaron para comparacións internacionais ata 2020, aínda que as últimas investigacións sobre os efectos do quecemento atoparon outros valores, como se mostran na táboa anterior. Os valores de 2007 son os da táboa seguinte: Importancia do horizonte temporal
O GWP dunha substancia depende do número de anos (que se denota por un subíndice) sobre o cal se calculou o potencial. Un gas que se elimina rapidamente da atmosfera pode ter inicialmente un grande efecto, mais non por un longo período de tempo, xa que desaparece, o que diminúe a súa importancia. Así o metano ten un potencial de 25 sobre 100 anos (GWP100
25), pero de 86 sobre 20 anos (GWP20
86); inversamente, o hexafluoruro de xofre ten un GWP de 22. 800 sobre 100 anos, pero de 16. 300 sobre 20 anos (Terceiro Informe de Avaliación do IPCC). O valor do GWP depende de como decae a concentración do gas co tempo na atmosfera. A miúdo isto non se coñece con precisión e, por tanto, os valores non deberían considerarse exactos. Por esta razón, cando se cita un GWP é importante dar unha referencia do cálculo.
O GWP dunha mestura de gases pode obterse a partir da media da fracción de masa ponderada dos GWPs dos gases individuais.
Comunmente, os reguladores utilizan un horizonte temporal de 100 anos. Vapor de auga
O vapor de auga contribúe ao quecemento global antropoxénico, pero tal como se define o GWP, este índice é insignificante para a H2O: unha estimación dá un GWP a 100 anos de -0, 001 e 0, 0005.
A H2O é o gas de efecto invernadoiro máis forte, porque ten un profundo espectro de absorción infravermella con máis bandas de absorción e máis anchas que as do CO2. A súa concentración na atmosfera está limitada polas temperaturas do aire, así que o forzamento radiativo polo vapor de auga incrementa o quecemento global (con retroalimentación positiva). Pero a definición do GWP exclúe os efectos indirectos. A definición do GWP está tamén baseada en emisións e as emisións antropoxénicas de vapor de auga (torres de refrixeración, irrigación) son eliminadas pola precipitación en cuestión de semanas, así que o seu GWP é insignificante. Críticas e outras medidas
O potencial de cambio da temperatura global (GTP polas súas siglas en inglés) é outro modo de comparar os gases. Mentres que o GWP estima a radiación térmica infravermella absorbida, o GTP estima o aumento resultante na temperatura superficial media mundial nos seguintes 20, 50 ou 100 anos, causada por un gas de efecto invernadoiro, en relación co aumento de temperatura que causaría unha masa igual de CO2.
Para calcular o GTP cómpre modelizar como o mundo, especialmente os océanos, absorbe a calor.
O GTP publícase nas mesmas táboas do IPCC xunto co GWP.
Propúxose que unha variante do GWP denominada GWP* serve para contabilizar mellor os polucionantes de curta vida (SLCP, en inglés) como o metano, relacionando un cambio na taxa de emisións de polucionantes de curta vida cunha cantidade fixa de CO2. Porén, o GWP* foi criticado tanto pola súa idoneidade como medida coma polas características de deseño inherentes que poden perpetuar inxustizas e desigualdades entre países. Cálculo do potencial de quecemento global (GWP)
O GWP depende dos seguintes factores: a absorción de radiación infravermella por un determinado gas
o horizonte temporal de interese (período de integración)
o tempo de vida atmosférico do gas
Un alto GWP correlaciónase cunha gran cantidade de absorción infravermella e un tempo de vida atmosférico longo. A dependencia do GWP da lonxitude de onda da absorción é máis complicado. Mesmo se un gas absorbe radiación eficientemente a unha certa lonxitude de onda, isto pode non afectar moito ao seu GWP se a atmosfera xa absorbe a maioría da radiación desa lonxitude de onda. Un gas ten maior efecto se absorbe nunha "ventá" de lonxitudes de onda na que a atmosfera é bastante transparente. A dependencia do GWP como función da lonxitude de onda detectouse empiricamente e publicouse nun gráfico.
Como o GWP dun gas de efecto invernadoiro depende directamente do seu espectro infravermello, o uso da espectroscopia infravermella para estudar os gases de efecto invernadoiro ten unha importancia central para comprender o impacto das actividades humanas sobre o cambio climático global.
Igual que o forzamento radiativo proporciona unha maneira simplificada de comparar os diversos factores que se cre se inflúen entre si no sistema do clima, os potenciais de quecemento global (GWPs) son un tipo de índice simplificado baseado nas propiedades radiativas que poden utilizarse para estimar futuros impactos potenciais das emisións de distintos gases sobre o sistema do clima en sentido relativo. O GWP está basesado en varios factores, como a eficiencia radiativa (capacidade de absorción infravermella) de cada gas en relación á do dióxido de carbono, así como a velocidade de decaimento da abundancia de cada gas (a cantidade que se retira da atmosfera nun período de anos dado) en relación co dióxido de carbono.
O Grupo Intergobernamental sobre o Cambio Climático (IPCC) proporciona valores xeralmente aceptados para o GWP, os cales cambiaron lixeiramente entre 1996 e 2001. Unha definición exacta de como se calcula o GWP pode encontrarse no Terceiro Informe de Avaliación de 2001 do IPCC. O GWP defínese como a proporción do forzamento radiativo integrado no tempo da liberación instantánea de 1 kg dunha substancia traza en relación ao de 1 kg dun gas de referencia: G W P ( x )
a x a r ∫ 0 T H [ x ] ( t ) d t ∫ 0 T H [ r ] ( t ) d t {\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}}} onde TH é o horizonte temporal sobre o cal se está facendo o cálculo; ax é a eficiencia radiativa debida a un incremento dunha unidade na abundancia atmosférica da substancia (é dicir, Wm−2 kg−1) e [x](t) é o decaimento en abundancia dependente do tempo da substancia despois da súa liberación instantánea no tempo t 0. O denominador contén as cantidades correspondentes do gas de referencia (é dicir, CO2). As eficiencias radiativas ax e ar non son necesariamente constantes no tempo. Aínda que a absorción de radiación infravermella por moitos gases de efecto invernadoiro varía linearmente coa súa abundancia, uns poucos deles mostran un comportamento non linear nas abundancias actuais e futuras (por exemplo, CO2, CH4 e N2O). Para eses gases, o forzamento radiativo relativo depende da abundancia e, por tanto, do escenario futuro adoptado.
Como todos os cálculos do GWP son unha comparación co CO2 que non é linear, todos os valores de GWP están afectados. Asumir outra cousa distinta do que se fixo arriba levaría a obter menores GWPs para outros gases do que levaría unha aproximación máis detallada. Para aclarar isto, mentres que incrementar o CO2 ten un efecto cada vez menor sobre a absorción radiativa a medida que as concentracións en ppm aumentan, gases de efecto invernadoiro máis potentes como o metano e o óxido nitroso teñen diferentes frecuencias de absorción térmica que o CO2, que non se enchen (saturan) tanto coma no CO2, así que o aumento das ppm destes gases é moito máis significativo. Equivalente de dióxido de carbono
O equivalente de dióxido de carbono (CO2e ou CO2eq ou CO2-e) dunha cantidade de gas calcúlase a partir do seu GWP. Para calquera gas, é a masa de CO2 que quentaría a Terra tanto como a masa dese gas. Proporciona unha escala común para medir os efectos do clima de diferentes gases. Calcúlase como o GWP multiplicado pola masa do outro gas. Por exemplo, se un gas ten un GWP de 100, 2 toneladas do gas teñen un CO2e de 200 toneladas, e 9 toneladas do gas teñen un CO2e de 900 toneladas.
A escala global, os efectos de quecemento dun ou máis gases de efecto invernadoiro na atmosfera poden tamén expresarse como unha concentración atmosférica equivalente de CO2. O CO2e pode entón ser a concentración atmosférica de CO2 que quentaría a Terra tanto coma unha determinada concentración dalgún outro gas ou de todos os gases e aerosois da atmosfera. Por exemplo, un CO2e de 500 ppm representaría unha mestura de gases atmosféricos que quentaría a Terra tanto coma o farían 500 ppm de CO2. O cálculo da concentración atmosférica equivalente de CO2 dun gas de efecto invernadoiro atmosférico ou aerosol é máis complexo e implica as concentracións atmosféricas de ditos gases, os seus GWPs e as proporcións das súas masas molares respecto da masa molar do CO2.
Os cálculos do CO2e dependen da escala de tempo elixida, normalmente 100 ou 20 anos,
xa que os gases decaen en abundancia na atmosfera ou son absorbidos naturalmente a diferentes velocidades.
As seguintes unidades son de uso común: Usadas polo grupo do cambio climático da ONU (IPCC): miles de millóns de toneladas métricas n×109 toneladas de equivlente de CO2 (GtCO2eq)
Pola industria: millóns de toneladas métricas de equivalentes de dióxido de carbono (MMTCDE) e MMT quilómetro (gCO2e/km)eq.
Para vehículos: gramos de equivalente de dióxido de carbono por quilómetro (gCO2e/km) ou por milla (gCO2e/milla).
Por exemplo, a táboa de arriba mostra os GWP do metano sobre 20 anos, que é 86, e do óxido nitroso, que é de 289, así que as emisións de 1 millón de toneladas de metano ou de óxido nitroso son equivalentes ás emisións de 86 ou 289 millóns de toneladas de dióxido de carbono, respectivamente.