แก๊สเรือนกระจก

จากวิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี
บน: การเพิ่มระดับ CO2 ในบรรยากาศตามที่วัดในบรรยากาศและในแกนน้ำแข็ง (ice core) ล่าง: ปริมาณสุทธิของคาร์บอนที่เพิ่มในบรรยากาศเปรียบเทียบกับคาร์บอนที่ปลดปล่อยจากการเผาผลาญเชื้อเพลิงซากดึกดำบรรพ์ (fossil fuel)

แก๊สเรือนกระจก (อังกฤษ: Greenhouse gas) คือแก๊สที่มีอยู่ในบรรยากาศที่ทำให้การสูญเสียความร้อนสู่ห้วงอวกาศลดลง จึงมีผลต่ออุณหภูมิในบรรยากาศผ่านปรากฏการณ์เรือนกระจก แก๊สเรือนกระจกมีความจำเป็นและมีความสำคัญต่อการรักษาระดับอุณหภูมิของโลก หากปราศจากแก๊สเรือนกระจก โลกจะหนาวเย็นจนสิ่งมีชีวิตอยู่อาศัยไม่ได้[1][2] แต่การมีแก๊สเรือนกระจกมากเกินไปก็เป็นเหตุให้อุณหภูมิสูงขึ้นถึงระดับเป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิตดังที่เป็นอยู่กับบรรยากาศของดาวศุกร์ซึ่งมีบรรยากาศที่ประกอบด้วยคาร์บอนไดออกไซด์มากถึงร้อยละ 96.5 มีผลให้อุณหภูมิผิวพื้นร้อนมากถึง 467 °C (872 °F) คำว่า “แก๊สเรือนกระจก” บนโลกหมายถึงแก๊สต่างๆ เรียงตามลำดับความอุดมคือ ไอน้ำ คาร์บอนไดออกไซด์ มีเทน ไนตรัสออกไซด์ โอโซน และ คลอโรฟลูโอโรคาร์บอน (Chlorofluorocarbon) แก๊สเรือนกระจกเกิดเองตามธรรมชาติและจากกระบวนการอุตสาหกรรมซึ่งปัจจุบันทำให้ระดับคาร์บอนไดออกไซด์มีในบรรยากาศ 380 ppmv และที่ปรากฏในแกนน้ำแข็งตัวอย่าง (ดูแผนภูมิ) จะเห็นว่าระดับของคาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศปัจจุบันสูงกว่าระดับเมื่อก่อนยุคอุตสาหกรรมประมาณ 100 ppmv

ปรากฏการณ์เรือนกระจก[แก้]

บทความหลัก: ปรากฏการณ์เรือนกระจก

ลักษณะแถบการดูดกลืน (absorption band) รังสีดวงอาทิตย์และรังสีความร้อนที่แผ่ขึ้นด้านบนที่เกิดจากแก๊สเรือนกระจก

เมื่อแสงอาทิตย์ส่องถึงผิวโลก บางส่วนจะถูกดูดกลืนไว้และทำให้ผิวพื้นโลกอุ่นขึ้น เนื่องจากผิวโลกเย็นกว่าผิวดวงอาทิตย์มากมันจึงแผ่กระจายพลังงานที่มีช่วงคลื่นยาวกว่าดวงอาทิตย์ โดยมีช่วงยาวมากสุดที่อินฟราเรดหรือที่ประมาณ 10µm. บรรยากาศจะดูดกลืนช่วงคลื่นที่ยาวกว่าได้ดีกว่าแสงช่วงคลื่นสั้นของแสงอาทิตย์ การดูดกลืนพลังงานช่วงคลื่นยาวนี้เองที่ทำให้บรรยากาศร้อนขึ้น ในขณะเดียวกันบรรยากาศก็ได้รับความร้อนจากถ่ายโอนของความร้อนสัมผัสและความร้อนแฝงที่พื้นผิวโลกด้วย แก๊สเรือนกระจกยังปล่อยรังสีคลื่นยาวทั้งขึ้นสู่ห้วงอวกาศและปล่อยลงสู่พื้นผิวโลก ส่วนรังสีคลื่นยาวที่ปล่อยลงโดยบรรยากาศนี้เรียกว่า “ปรากฏการณ์เรือนกระจก” ซึ่งเป็นชื่อที่ผิดเพราะกระบวนการที่เกิดดังกล่าวไม่ใช่กลไกที่ทำให้เรือนกระจกร้อนขึ้น

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

ส่วนประกอบหลักของบรรยากาศได้แก่ไนโตรเจน (N2) และออกซิเจน (O2) ซึ่งไม่ใช่แก๊สเรือนกระจก ทั้งนี้เนื่องจากมันลักษณะเป็นโมเลกุลอะตอมคู่ชนิดนิวเคลียสเอกพันธ์ (homonuclear diatomic molecules) ดังเช่น 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[แก้]

คาร์บอนไดออกไซด์ในช่วง 400,000 ปี

แก๊สเรือนกระจกเกือบทั้งหมดมีที่มาจากทั้งธรรมชาติและเกิดจากกิจกรรมของมนุษย์ ในระหว่างยุคโฮโลซีน (holocene) ซึ่งเป็นยุคก่อนอุตสาหกรรม การสะสมของแก๊สต่างๆ ในบรรยากาศค่อนข้างอยู่ตัว นับตั้งแต่ยุคการปฏิวัติอุตสาหกรรมเป็นต้นมา การสะสมของแก๊สบางชนิดเพิ่มปริมาณขึ้น มีหลักฐานบ่งชัดว่าการเพิ่มเกิดจากกิจกรรมของมนุษย์มากกว่าการเกิดตามธรรมชาติ

แก๊ส ระดับก่อนอุตสาหกรรม ระดับปัจจุบัน   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 CO2 และ CH4 ผันแปรระหว่างยุคน้ำแข็งและยุคระหว่างยุคน้ำแข็ง (interglacial phases) ซึ่งการสะสมของแก๊สเหล่านี้สัมพันธ์อย่างชัดเจนกับระดับอุณหภูมิ ก่อนหน้านี้การวัดปริมาณโดยตรงอย่างที่ได้จากตัวอย่างแกนน้ำแข็งยังไม่มี การวัดโดยใช้วิธีแบบจำลองและการใช้ตัวแทนแสดงให้เห็นการผันแปรค่อนข้างมาก เมื่อ 500 ล้านปีก่อนระดับของCO2 มีปริมาณสูงกว่าปัจจุบันมากกว่า 10 เท่า[5] ความจริงแล้วเชื่อกันว่าการสะสมที่สูงมากของ CO2 มีมาตลอด ยุคฟาเนอโรโซอิ (Phanerozoic eon) โดยมีปริมาณการสะสม 5-6 เท่าของปริมาณในบรรยากาศปัจจุบันในยุคเมโสโซอิก และ 10-15 เท่าในยุคพาเลโอโซอิก (Palaeozoic era) ตอนต้นและต่อเนื่องมาถึงยุคเดโวเนียน (Devonian period) ประมาณ 400 ล้านปีก่อน[6] [7] [8] การกระจายขยายตัวของพืชบนบกได้ลดปริมาณการสะสม CO2 ในช่วงปลายยุคเดโนเวียน การทำหน้าที่ของพืชทั้งด้านการเป็นแหล่งเกิดและแหล่งเก็บกักของ CO2 การเป็นปัจจัยสำคัญในการสร้างสเถียรภาพการป้อนกลับ[9] ในช่วง 200 ล้านปีก่อนหน้านั้นได้เกิดยุคน้ำแข็งกลับไปกลับมาจนมีน้ำแข็งปกคลุมเกือบถึงเส้นศูนย์สูตร (เรียกกันว่าโลกก้อนหิมะ Snowball Earth) และได้เกิดการหยุดอย่างกะทันหันเมื่อประมาณ 500 ล้านปีก่อนจากการระเบิดอย่างมหาศาลของภูเขาไฟที่ได้ปลดปล่อย CO2 ออกมาทำให้ปริมาณของมันพุ่งขึ้นถึงร้อยละ 12 อย่างกะทันหัน หรือเท่ากับประมาณ 120 เท่าของปัจจุบัน ส่งผลให้เกิดปรากฏการณ์เรือนกระจกและการเกิดคาร์บอเนต เช่น หินปูน ในอัตราสูงถึงประมาณ 1 มิลลิเมตรต่อวัน[10] เหตุการณ์ใหญ่ในครั้งนี้ได้ปิดบรมยุคพรีแคมเบรียนลงและทดแทนโดยยุคฟาเนโรโซอิก (Phanerozoic) ที่ร้อนกว่า ที่ซึ่งเป็นยุคที่สัตว์และพืชหลายเซลล์เริ่มวิวัฒนาการขึ้น หลังยุคนี้ก็ไม่มีการปลดปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์ในจำนวนมหาศาลอย่างนี้ออกมาอีก และ ณ ปัจจุบัน การปลดปล่อยแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์จากภูเขาไฟสู่บรรยากาศยังมีปริมาณการปลดปล่อยน้อยกว่ากิจกรรมของมนุษย์[10][11]

แก๊สเรือนกระจกจากกิจกรรมมนุษย์[แก้]

การปลดปล่อยแก๊สเรือนกระจกโดยกิจกรรมมนุษย์จำแนกโดยออกเป็น 8 ภาคส่วนย่อนของ พ.ศ. 2543
ปริมาณแก๊สเรือนกระจกที่ปลดปล่อยต่อหัวประชากรของประเทศต่างๆ ใน พ.ศ. 2543 รวมการเปลี่ยนแปลงการใช้ที่ดิน

นับตั้งแต่ประมาณ พ.ศ. 2300 เป็นต้นมากิจกรรมของมนุษย์ได้เพิ่มปริมาณการสะสมคาร์บอนไดออกไซด์และแก๊สเรือนกระจกที่สำคัญชนิดอื่นๆ มากขึ้น [12] แหล่งเกิดตามธรรมชาติของคาร์บอนไดออกไซด์ในตอนแรกมีปริมาณสูงกว่าจากกิจกรรมมนุษย์ประมาณ 20 เท่า [13] แต่ปริมาณจากธรรมชาติดังกล่าวอยู่ในภาวะสมดุลด้วยการกักเก็บตามธรรมชาติ เช่นจากการกร่อนสลายของหินบนแผ่นดินและจากการสังเคราะห์แสงของพืชและแพลงค์ตอนในทะเลที่ดึงคาร์บอนไปเก็บกักไว้ และจากผลของการสมดุลนี้ ทำให้ปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์คงที่อยู่ระหว่าง 260 และ 280 ส่วนในล้านส่วนเป็นเวลาต่อเนื่องประมาณ 10,000 ปีระหว่างการหมดยุคน้ำแข็งและเมื่อเริ่มยุคอุตสาหกรรม[14]

แหล่งเกิดแก๊สเรือนกระจกจากกิจกรรมของมนุษย์รวมถึง:

มากถึง 1 ใน 3 ของCO2 ที่เกิดจากกิจกรรมมนุษย์ทั้งหมด [15];

แหล่งทั้งเจ็ดของ CO2 จากการเผาใหม้เชื้อเพลิงซากดึกดำบรรพ์ได้แก่ (เป็นร้อยละของปริมาณที่ปล่อยใน พ.ศ. 2543 – 2547)[17]:

  1. เชื้อเพลิงแข็ง (เช่น ถ่านหิน) : 35%
  2. เชื้อเพลิงเหลว (เช่น น้ำมันเบนซิน) : 36%
  3. เชื้อเพลิงแก๊ส (เช่น แก๊สธรรมชาติ) : 20%
  4. การเผาทิ้ง (Flaring) ทางอุตสาหกรรมและที่หลุมขุดเจาะน้ำมัน: <1%
  5. การผลิตซิเมนต์: 3%
  6. สารไฮโดรคาร์บอนที่ไม่ใช่เชื้อเพลิง: <1%
  7. เชื้อเพลิง “บังเกอร์” นานาชาติ (bunkers) ที่ใช้กับเครื่องบินและเรือเดินทะเลที่ไม่ได้นับรวมไว้ในตัวเลขของชาติใดๆ: 4%

หน่วยงาน อีพีเอ ของสหรัฐฯ จัดอันดับผู้ปล่อยแก๊สเรือนกระจกของ ภาคส่วนผู้ใช้ขั้นสุดท้าย (end-user sectors) ไว้เป็นลำดับดังนี้คือ: อุตสาหกรรม, การขนส่ง, การพักอาศัย, พาณิชยกรรมและเกษตรกรรม[18] แหล่งปลดปล่อยแก๊สเรือนกระจกรายบุคคลเกิดจากการให้ความอบอุ่นและการทำความเย็นในอาคาร การใช้ไฟฟ้าและการขนส่ง มาตรการการอนุรักษ์เพื่อแก้ไขได้แก่การใช้ฉนวนกันความร้อนสำหรับอาคาร การใช้หลอดฟลูออเรสเซนแบบประหยัดและการเลือกซื้อรถยนต์ที่กินน้ำมันน้อย

คาร์บอนไดออกไซด์ มีเทน ไนตรัสออกไซด์และกลุ่มทั้ง 3 ของแก๊สฟลูโอริเนต (fluorinated gas) ได้แก่ ซัลเฟอร์เฮกซาฟลูออไรด์ (sulfur hexafluoride, ไฮโดรฟลูโอโรคาร์บอน (HFC) และเพอฟลูโอโรคาร์บอน PFCs) นับเป็นแก๊สเรือนกระจกที่กำหนดไว้ในพิธีสารเกียวโต ซึ่งได้ถึงกำหนดการบังคับใช้ใน พ.ศ. 2548 [19]

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

บทบาทของไอน้ำ[แก้]

Iการเพิ่มของไอน้ำที่เมืองโบลเดอร์ รัฐโคโรราโด

ไอน้ำ (Water vapor) นับเป็นแก๊สเรือนกระจกที่เกิดจากธรรมชาติที่ทำให้เกิดปรากฏการณ์เรือนกระจกมากที่สุด คือระหว่างร้อยละ 36-66 [20] การสะสมตัวของไอน้ำมากน้อยต่างกันไปตามภูมิภาค กิจกรรมของมนุษย์ไม่มีผลโดยตรงต่อไอน้ำยกเว้นพื้นที่ระดับจุลภาค (เช่น บริเวณใกล้พื้นที่เกษตรที่มีระบบชลประทาน)

ความสัมพันธ์คลอเซียส-คลาเพรอน (Clausius-Clapeyron relation) กำหนดไว้ว่า อากาศอุ่นเก็บกักไอน้ำเป็นหน่วยบริมาตรได้มากกว่า แบบจำลองภูมิอากาศ (climate model) ที่ทันสมัยที่สุดทำนายว่าการสะสมของไอน้ำในอากาศร้อนจะขยายขนาดของปรากฏการณ์เรือนกระจกที่เป็นผลจากแก๊สเรือนกระจกที่เกิดจากกิจกรรมของมนุษย์โดยยังคงรักษาความชื้นสัมพัทธ์ไว้ได้คงที่ ดังนั้นไอน้ำจึงทำหน้าที่ป้อนกลับทางบวกต่อแรงที่เกิดจากแก๊สเรือนกระจกเช่น CO2.[21]

การปล่อยแก๊สเรือนกระจก[แก้]

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[22] แม้นักวิทยาศาสตร์บางคนโต้แย้งว่าการค้นพบนี้สะท้อนให้เห็นปัญหาของการคำนวณเปรียบเทียบ/การแปดเปื้อนมากกว่าการผันแปรของปริมาณจริงของ CO2 [23][24]

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[25] ผลการสังเกตการณ์สามารถดูทางออนไลน์ได้ใน “ฐานข้อมูลสังเกตการณ์ภูมิอากาศเชิงเคมี ( Atmospheric Chemistry Observational Databases) แก๊สเรือนกระจกที่มีความแรงของการแผ่รังสีมีดังนี้:

Relevant to radiative forcing
แก๊ส 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
Global การปล่อย คาร์บอน จากกิจกรรมของมนุษย์ พ.ศ. 2294-พ.ศ. 2547.
แก๊สที่เป็นทั้งแรงแผ่รังสี ( radiative forcing) และตัวทำลายโอโซน ทั้งหมดข้างล่างนี้ไม่เกิดตามธรรมชาติ ดังนั้นจึงมีปริมาณเท่ากับศูนย์ในยุคก่อนอุตสาหกรรม
แก๊ส 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 [6][7])

อัตราการเปลี่ยนและการปล่อยเมื่อเร็วๆ นี้[แก้]

ความเข้มของแก๊สเรือนกระจกในปี พ.ศ. 2543 รวมการเปลี่ยนแปลงการใช้ที่ดิน

อัตราเร่งอย่างรวดเร็วในการปลดปล่อย CO2 นับตั้งแต่ พ.ศ. 2543 ในจำนวน >3% y−1 (>2 ppm y−1) จาก 1.1% y−1 ระหว่างช่วง พ.ศ. 2534พ.ศ. 2542 นับได้ว่าเป็นการต่อเนื่องของแนวโน้มของการลด ความเข้มของคาร์บอน (carbon intensity) ทั้งในประเทศพัฒนาแล้วและประเทศกำลังพัฒนา ถึงแม้มากกว่า 3/4 ของการสะสม CO2 จากกิจกรรมมนุษย์จะมาจากประเทศกำลังพัฒนาก็ตาม การลดปริมาณการปล่อยลงเป็นเฉพาะท้องถิ่นมีความสัมพันธ์กับการล่มสลายของ สหภาพโซเวียต ที่ตามมาด้วยการปล่อยที่น้อยลงของภูมิภาคเนื่องจากการใช้พลังงานที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น[17] จากการเปรียบเทียบ พบว่ามีเทนเพิ่มไม่มาก และ N2O เพิ่ม 0.25% y−1.[26]

เอเซีย[แก้]

ระดับของแก๊สเรือนกระจกจากกิจกรรมมนุษย์ได้เพิ่มถึงจุดสูงสุดอีกครั้งด้วยสัญญาณของการเพิ่มเศรษฐกิจการอุตสาหกรรมของเอเซียนำโดยจีน [27] ในช่วงระหว่างปี พ.ศ. 2543 – พ.ศ. 2553 คาดว่าจีนจะปล่อยคาร์บอนออกมาอีก 600 ล้านตัน ส่วนใหญ่เกิดจากการก่อสร้างโรงไฟฟ้าแบบเก่าอย่างรวดเร็วในจังหวัดต่างๆ ที่ยังจนอยู่ [28]

สหรัฐอเมริกา[แก้]

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

สหรัฐฯ ปล่อยแก๊สเรือนกระจกในปี พ.ศ. 2548 เพิ่มขึ้นร้อยละ 16.3 จาก พ.ศ. 2533 [29] จากการคาดคะเนเบื้องต้นของหน่วยประเมินด้านสิ่งแวดล้อมของเนเธอร์แลนด์พบว่าประเทศที่ปล่อย CO2 นับตั้งแต่ พ.ศ. 2549 คือจีนซึ่งปล่อยออกมาประมาณ 6,200 เมกะตัน ตามด้วยสหรัฐฯ ประมาณ 5,800 เมกกะตัน เทียบกับปี พ.ศ. 2548 จีนปล่อย CO2 จากซากดึกดำบรรพ์เพิ่มใน พ.ศ. 2549 ร้อยละ 8.7 ในขณะที่ปีเดียวกัน ของสหรัฐฯ ลดลงร้อยละ 1.4 หน่วยประเมินฯ ดังกล่าวให้ข้อสังเกตว่า การคาดคะเนของตนไม่รวมแหล่ง CO2 ที่ไม่แน่นอน[30] ถึงแม้ว่าน้ำหนักจะไม่มากเมื่อเทียบกับนำหนักของคาร์บอนไดออกไซด์ที่มีอยู่ในบรรยากาศ แต่ก็นับว่าเป็นระดับที่มากกว่าระดับในยุคก่อนอุตสาหกรรม

การลดปริมาณแก๊สเรือนกระจกจากบรรยากาศและแนวโน้มของโลกร้อน[แก้]

แนวโน้มของแก๊สเรือนกระจกตัวหลัก

นอกจากไอน้ำซึ่งมีอายุเป็นวัน แก๊สเรือนกระจกเกือบทั้งหมดต้องใช้เวลานานหลายปีจึงจะหนีออกจากบรรยากาศไปได้ แม้จะยังไม่อาจทราบได้แน่นอนว่าจะใช้เวลากี่ปี แต่ก็มีการคาดคะเนสำหรับแก๊สเรือนกระจกตัวหลักไว้แล้วดังนี้:

การแยกแก๊สเรือนกระจกอาจทำได้หลายกระบวนการ:

และไอน้ำเมื่อทำปฏิกิริยาเสร็จ (การมีส่วนของ CO2 ของมีเทนที่รวมกับออกซิเจนนี้ไม่นับเป็นมีเทนที่มีศักยภาพทำให้โลกร้อน) ปฏิกิริยานี้รวมน้ำยาและของแข็งทางเคมีเกิดขึ้นในละอองลอยของบรรยากาศ

  • จากผลของการแลกเปลี่ยนทางกายภาพที่ผิวหน้าของบรรยากาศกับผิวหน้าสิ่งอื่นในโลก เช่น การละลายของชั้นแก๊สในบรรยากาศที่ผิวมหาสมุทร
  • จากผลการเปลี่ยนแปลงทางเคมีที่ผิวหน้าของบรรยากาศกับผิวหน้าของสิ่งอื่นในโลก ในกรณีนี้คือ CO2

ซึ่งลดลงโดยการสังเคราะห์แสงของพืช และหลังจากละลายในมหาสมุทรแล้วทำปฏิกิริยากลายเป็นประจุกรดคาร์บอนิก และ ไบคาร์บอเนต และ คาร์บอเนต (ดู “การเป็นกรดของมหาสมุทร - ocean acidification)

ปริมาณการปล่อย CO2 จากกิจกรรมมนุษย์ต่อหัวประชากร

เวลาชั่วชีวิตในบรรยากาศ[แก้]

ตัวแปรเสริมของระยะชั่วชีวิตบรรยากาศ (atmospheric lifetime) หมายถึงระยะเวลาที่จะใช้ในการฟื้นฟูให้คืนสภาวะสมดุลหลังการเพิ่มการสะสมของแก๊สเรือนกระจกในบรรยากาศ โมเลกุลของแก๊สอาจเกิดการแลกเปลี่ยนแบบเก็บกัก (sinks) เช่นกับดิน มหาสมุทร พืชและระบบชีวะอื่นๆ ทำให้การสะสมที่มากเกินลดลงอย่างเดิม รวมทั้งเวลาที่ต้องใช้สำหรับ ”ระยะชั่วชีวิตเฉลี่ย” (mean lifetime) นี้ มักมีการกล่าวถึงระยะเวลาชั่วชีวิตในบรรยากาศของ CO2 ที่ไม่ถูกต้องว่าเป็นเวลาไม่กี่ปีเพราะคิดเพียงเวลาที่โมเลกุลของ CO2 ในบรรยากาศถูกขจัดออกโดยการผะสมหรือละลายในมหาสมุทร หรือถูกใช้ไปในการสังเคราะห์แสง หรือด้วยกระบวนการอื่น อย่างไรก็ดี ความคิดนี้ลืมฟลักซ์การสมดุลของ CO2 ที่กลับออกจาก “แอ่งเก็บกัก” อื่น ดังนั้น ตัวกำหนดที่แท้จริงจึงอยู่ที่การเปลี่ยนแปลงสุทธิของแก๊สเรือนกระจกใน “ทุกแหล่งและทุกแอ่งเก็บกัก” มิใช่คิดเฉพาะเวลาของกระบวนการขจัดเท่านั้น

ตัวอย่าง “เวลาชั่วชีวิตในบรรยากาศ” และ GWP (Global warming potential) ของแก๊สเรือนกระจกชนิดต่างๆ:

  • CO2 มีเวลาชั่วชีวิตในบรรยากาศที่ผันแปรที่ไม่สามารถบ่งบอกได้อย่างแน่นอนและชัดเจน[31] ผลงานวิจัยเมื่อเร็วๆ นี้บ่งชี้ว่า การฟื้นสภาพจากการเพิ่มของ CO2

ที่เข้าสู่บรรยากาศโดยการเผาผลาญเชื้อเพลิงซากดึกดำบรรพ์นั้นมีผลทำให้ระยะสำหรับ “เวลาชั่วชีวิตในบรรยากาศ” ต้องใช้เวลามากนับหมื่นปี[32][33] 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[แก้]

Airborne fraction (AF) หมายถึงสัดส่วนของการปล่อยแก๊สเรือนกระจก (ปกติได้แก่ CO2 ) ที่เหลือตกค้างในบรรยากาศหลังระยะเวลาหนึ่ง แคนาเดลล์ (Canadell 2007)[34] ได้ให้คำนิยามของ AF รายปีว่าเป็นอัตราส่วนของ CO2 ในบรรยากาศที่เพิ่มในปีที่กำหนดต่อจำนวนปีที่ปล่อยออกมาทั้งหมด และคำนวณว่าเฉลี่ยได้เท่ากับ 9.1 PgC y-1 ของการปล่อยโดยกิจกรรมของมนุษย์ทั้งหมดตั้งแต่ พ.ศ. 2543พ.ศ. 2549 ซึ่งมี AF เท่ากับ 0.45. สำหรับ CO2 AF ในช่วง 50 ปีที่ผ่านมา (พ.ศ. 2499พ.ศ. 2549) ได้เพิ่มในอัตรา 0.25±0.21 %/ปี.[34]

ศักยภาพโลกร้อน[แก้]

ศักยภาพโลกร้อน ( global warming potential) หรือ GWP ขึ้นอยู่กับทั้งประสิทธิภาพของโมเลกุลในฐานะการเป็นแก๊สเรือนกระจกกับเวลาชั่วชีวิตในบรรยากาศของมัน GWP วัดได้โดยการเปรียบเทียบกับ CO2 ในขนาดของมวลที่เท่ากันแล้วจึงประเมินหาค่าเฉพาะของเวลา ดังนั้น ถ้าโมเลกุล (ของแก๊สเรือนกระจก) มี GWP สูงในช่วงเวลาที่สั้น (เช่น 20 ปี) แต่กลับมีช่วงชั่วชีวิตสั้น ย่อมหมายความว่ามันมี GWP มากในช่วงเวลา 20 ปี แต่จะมีน้อยในช่วงเวลา 100 ปี และในทางกลับกันถ้าโมเลกุลของ CO2ที่มีเวลาชั่วชีวิตบรรยกาศที่ยาวกว่า GWP จะเพิ่มขึ้นตามเวลาที่ผ่านไป

ผลกระทบที่เกี่ยวข้อง[แก้]

การวัดค่ามลพิษในบรรยากาศชั้นโทรโปสเฟียร์MOPITT (ย่อจาก: Measurements of Pollution in the Troposphere) แสดงให้เห็นคาร์บอนมอนอกไซด์ของโลกในปี พ.ศ. 2543

คาร์บอนมอนอกไซด์ มีผลในการแผ่รังสีทางอ้อมโดยทำให้ระดับความเข้มของมีเทนและโทรโปสเฟียริกโอโซนสูงขึ้นผ่านการ “เก็บตกแก๊สอื่น” ในบรรยากาศ (เช่นอนุมูลอิสระไฮดรอกซีล (hydroxyl radical, OH) คาร์บอนมอนอกไซด์เกิดขึ้นเมื่อเชื้อเพลิงที่มีส่วนประกอบของคาร์บอนถูกเผาไม่สมบูรณ์ มันจะได้รับการเติมออกซิเจนในบรรยากาศตามกระบวนการธรรมชาติกลายเป็นคาร์บอนไดออกไซด์ คาร์บอนมอนอกไซด์มีเวลาชั่วชีวิตในบรรยากาศเพียงไม่กี่เดือน [35] ดังนั้นมันจึงมีความผันแปรเชิงเนื้อที่มากกว่าแก๊สอายุยืนอื่นๆ

แนวโน้มสำคัญในการมีผลทางอ้อมอีกประการหนึ่งมาจากมีเทนซึ่งนอกเหนือไปจากผลกระทบด้านการแผ่รังสีโดยตรงของมันแล้ว มันยังเป็นตัวช่วยสร้างโอโซนอีกด้วย ชินเดลล์และคณะ (Shindell et al 2005) [36] ให้ข้อถกเถียงว่า การมีส่วนในการทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศ ของมีเทนอย่างน้อยก็มีส่วนมากเป็น 2 เท่าจากที่เคยประมาณกันมาด้วยผลกระทบดังที่กล่าวนี้[37]

ดูเพิ่ม[แก้]

อ้างอิง[แก้]

  1. http://www.sciencemag.org/cgi/content/full/302/5651/1719
  2. http://www.ipcc.ch/pdf/assessment-report/ar4/wg1/ar4-wg1-chapter1.pdf
  3. Kiehl, J. T.; Kevin E. Trenberth (February 1997). "Earth’s Annual Global Mean Energy Budget" (PDF). Bulletin of the American Meteorological Society 78 (2): 197–208. สืบค้นเมื่อ 2006-05-01. 
  4. "Water vapour: feedback or forcing?". RealClimate. 6 Apr 2005. สืบค้นเมื่อ 2006-05-01. 
  5. Image:Phanerozoic Carbon Dioxide.png
  6. Berner, RA, (1994) GEOCARB II: a revised model of atmospheric CO2 over Phanerozoic time. American Journal of Science 294, 56–91
  7. DL Royer, RA Berner and DJ Beerling (2001) Phanerozoic atmospheric CO2 change: evaluating geochemical and paleobiological approaches. Earth-Science Reviews 54, 349-392
  8. Berner, RA, Kothavala, Z (2001) GEOCARB III: a revised model of atmospheric CO2 over Phanerozoic time. American Journal of Science 301, 182-204
  9. Beerling, DJ and Berner, RA (2005) Feedbacks and the co-evolution of plants and atmospheric CO2 . Proceedings of the National Academy of Science 102, 1302-1305
  10. 10.0 10.1 PF Hoffmann, AJ Kaufman, GP Halverson, DP Schrag (1998) A neoproterozoic snowball earth. Science 281, 1342-1346 [1]
  11. TM Gerlach (1991) Present-day CO2 emissions from volcanoes. Transactions of the American Geophysical Union 72, 249-255
  12. "Climate Change 2001: Working Group I: The Scientific Basis: figure 6-6". สืบค้นเมื่อ 2006-05-01. 
  13. The present carbon cycle - Climate Change
  14. http://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
  15. 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)
  16. H. 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. [2]
  17. 17.0 17.1 Raupach, M.R. et al. (2007) "Global and regional drivers of accelerating CO2 emissions." Proc. Nat. Acad. Sci. 104 (24) : 10288-10293.
  18. U.S. Greenhouse Gas Inventory - U.S. Greenhouse Gas Inventory Reports | Climate Change - Greenhouse Gas Emissions | U.S. EPA
  19. Lerner & K. Lee Lerner, Brenda Wilmoth (2006). "Environmental issues : essential primary sources."". Thomson Gale. สืบค้นเมื่อ 2006-09-11. 
  20. realclimate.org. Water vapour: feedback or forcing?.
  21. Held, Isaac M.; Soden, Brian J. (2006), "Robust Responses of the Hydrological Cycle to Global Warming", Journal of Climate 19 (21): 5686–5699, doi:10.1175/JCLI3990, สืบค้นเมื่อ 2007-07-11 
  22. Friederike Wagner, Bent Aaby and Henk Visscher (2002). "Rapid atmospheric CO2 changes associated with the 8,200-years-B.P. cooling event". PNAS 99 (19): 12011–12014. doi:10.1073/pnas.182420699. 
  23. Andreas Indermühle, Bernhard Stauffer, Thomas F. Stocker (1999). "Early Holocene Atmospheric CO2 Concentrations". Science 286 (5446): 1815. doi:10.1126/science.286.5446.1815a.  "Early Holocene Atmospheric CO2 Concentrations". Science. สืบค้นเมื่อ May 26.  Unknown parameter |accessyear= ignored (help);
  24. H.J. Smith, M Wahlen and D. Mastroianni (1997). "The CO2 concentration of air trapped in GISP2 ice from the Last Glacial Maximum-Holocene transition". Geophysical Research Letters 24 (1): 1–4. 
  25. [3]PDF (96.8 KiB)
  26. [4]
  27. Planet Ark : Greenhouse Gases at New Peak in Sign of Asia Growth
  28. [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
  29. Emissions inventory from the EPA, cited in Science News, vol. 171, p. 318
  30. ""China now no. 1 in CO2 emissions; USA in second position"". 2007. สืบค้นเมื่อ 2007-06-21. 
  31. Solomon, Susan; Qin, Dahe; Manning, Martin; Marquis, Melinda; Averyt, Kristen; Tignor, Melinda M.B.; Miller, Jr., Henry LeRoy; Chen, Zhenlin, eds. (2007), "Frequently Asked Question 7.1 "Are the Increases in Atmospheric Carbon Dioxide and Other Greenhouse Gases During the Industrial Era Caused by Human Activities?"", IPCC, 2007: Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA: Cambridge Press, ISBN 978-0521-88009-1, สืบค้นเมื่อ 2007-07-24 
  32. Archer, David (2005), "Fate of fossil fuel CO2 in geologic time", Journal of Geophysical Research 110 (C9): C09S05.1–C09S05.6, doi:10.1029/2004JC002625, สืบค้นเมื่อ 2007-07-27 
  33. Caldeira, Ken; Wickett, Michael E. (2005), "Ocean model predictions of chemistry changes from carbon dioxide emissions to the atmosphere and ocean", Journal of Geophysical Research 110 (C9): C09S04.1–C09S04.12, doi:10.1029/2004JC002671, สืบค้นเมื่อ 2007-07-27 
  34. 34.0 34.1 Canadell, J.G.; Le Quere, C.; Raupach, M.R.; Field, C.B.; Buitenhuis, E.T.; Ciais, P.; Conway, T.J.; Gillett, N.P.; Houghton, R.A.; Marland, G. (2007). "Contributions to accelerating atmospheric CO2 growth from economic activity, carbon intensity, and efficiency of natural sinks". Proceedings of the National Academy of Sciences: 0702737104v1. สืบค้นเมื่อ 2008-03-15. 
  35. Impact of Emissions, Chemistry, and Climate on Atmospheric Carbon Monoxide: 100-year Predictions from a Global Chemistry-Climate ModelPDF (115 KiB)
  36. 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 [5]
  37. Methane's Impacts on Climate Change May Be Twice Previous Estimates

แหล่งข้อมูลอื่น[แก้]

แก๊สเรือนกระจก ที่ ดีมอซ

การปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์[แก้]

การปล่อยมีเทน[แก้]

นโยบายและการสนับสนุน[แก้]