Потенциа́л глоба́льного потепле́ния (ПГП; ) — безразмерная метрика, которая позволяет количественно сравнивать вклад разных парниковых газов в изменение климата по отношению к диоксиду углерода (). ПГП показывает, насколько эффективно единица массы газа нагревает климатическую систему в сравнении с той же массой . Величина ПГП определяется главным образом двумя факторами: (1) способностью газа поглощать инфракрасное излучение Земли (его радиационной эффективностью) и (2) временем жизни газа в атмосфере.

ПГП формально определяется как отношение интегрального от импульсного выброса 1 кг газа к аналогичному воздействию от 1 кг за выбранный горизонт времени (например, 20, 100 или 500 лет)Значения ПГП больше единицы означают, что данный газ в пересчёте на единицу массы вызывает более сильное потепление, чем , значения меньше единицы — слабее..

ПГП широко используется в климатологии и для сопоставления различных парниковых газов и определения приоритетов их сокращения. Метрика была введена в (1990 год), а в последующих докладах МГЭИК значения ПГП регулярно пересматривались по мере уточнения моделей и наблюдений.

На основе ПГП рассчитывают эквивалент диоксида углерода (-экв.), используемый для агрегирования выбросов разных газов.

Определение Потенциал глобального потепления газа x на горизонте H — это индекс, характеризующий накопленное за время H радиационное воздействие от импульсного выброса единицы массы этого газа относительно воздействия эталонного . В простом изложении ПГП показывает, сколько тепловой энергии поглотит выброс 1 тонны газа за заданный период времени по сравнению с выбросом 1 тонны .

ПГП относится к классу «метрик выбросов» (): в общем случае такие метрики используются для количественного сравнения сценариев выбросов, а в частном — для оценки относительного вклада отдельного компонента по сравнению с .

МГЭИК Межправительственная группа экспертов по изменению климата (МГЭИК) определяет потенциал глобального потепления как индекс, характеризующий , накопленное за заданный временной горизонт после импульсного выброса единицы массы вещества, относительно воздействия эталонного диоксида углерода (). Таким образом, ПГП учитывает как продолжительность пребывания вещества в атмосфере, так и его эффективность в создании радиационного воздействия. В популярном изложении ПГП показывает, сколько энергии поглотит выброс одной тонны газа за определённый период времени по сравнению с выбросом одной тонны . Чаще всего используется горизонт 100 лет, если явно не указано иное.

Парниковые газы нагревают Землю, поглощая энергию и замедляя её выброс в космическое пространство; их действие часто сравнивают с теплоизоляционным «одеялом». Влияние конкретного газа определяется главным образом двумя параметрами: его радиационной эффективностью (способностью поглощать энергию) и временем жизни в атмосфере. Газы с ПГП больше единицы сильнее прогревают климат, чем такое же количество за тот же период, и чем выше ПГП, тем сильнее эффект. Газ с большим временем жизни и относительно низкой радиационной эффективностью может давать больший суммарный вклад в потепление, чем газ с высокой эффективностью, но коротким временем жизни, что отражается в более высоком ПГП у долгоживущих газов с низкой эффективностью излучения.

В отчётах МГЭИК ПГП рассматривается наряду с глобальным температурным потенциалом (GTP) и другими метриками как один из основных показателей для оценки импульсных выбросов и сопоставления их влияния на климат.

История Идея сводить влияние различных парниковых газов к эквивалентному воздействию сформировалась в климатологии в конце 1980-х годов на фоне растущей уверенности в антропогенной природе глобального потепления. К этому времени было показано, что каждый парниковый газ обладает собственной «парниковой силой»: например, метан в расчёте на единицу массы сильнее прогревает атмосферу, чем , но его концентрация значительно ниже. Для учёта совокупного вклада всех газов предложили использовать единую масштабную величину с в качестве эталона и рассчитывать относительное воздействие других газов пропорционально их потенциалам глобального потепления.

В 1990 года МГЭИК формально ввела метрику ПГП для сопоставления влияния различных парниковых газов на климат, что позволило использовать многогазовый подход в международных переговорах по климату.

Расчётные значения

ПГП служит коэффициентом, позволяющим приводить оценки выбросов различных газов к сопоставимому виду (например, при составлении национальных кадастров парниковых газов), а также сравнивать варианты сокращения выбросов по секторам экономики и газам. по определению имеет ПГП, равный 1 для любого временного горизонта, поскольку используется в качестве эталона. При этом очень долго сохраняется в климатической системе: разовое увеличение выбросов приводит к повышенной концентрации, значительная часть которой может сохраняться сотни и тысячи лет. Для сравнения, время жизни метана в атмосфере составляет 11,8 ± 1,8 года.

Актуальные данные МГЭИК и другие организации периодически пересматривают используемые значения ПГП. Обновления связаны с уточнением научных оценок поглощения энергии и времени жизни газов, а также с изменением уже накопленной атмосферной концентрации, влияющей на дополнительное поглощение энергии отдельной тонной того или иного газа. По состоянию на 2020-е годы наиболее актуальные оценки приведены в Шестом оценочном докладе МГЭИК; для метана используются различающиеся значения ПГП для «ископаемого» и «биогенного» CH4, отражающие различия в связанных с ними потоках углерода.

Потенциал глобального потепления (GWP) и потенциал изменения глобальной температуры (GTP) основных парниковых газов по данным IPCC AR6 Промышленное обозначение или название Химическая формула Потенциал глобального потепления GWP (относительно ) Потенциал изменения глобальной температуры GTPИндекс, характеризующий изменение глобальной средней приземной температуры в заданный момент времени после импульсного выброса единицы массы некоторого вещества по сравнению с таким же импульсным выбросом диоксида углерода (). GTP учитывает, как долго вещество остаётся в атмосфере, насколько эффективно оно вызывает радиационное воздействие, а также отклик климатической системы. (относительно ) Суммарный потенциал изменения температуры CGTPМетрика, сопоставляющая изменение глобальной средней температуры от длительного изменения скорости выбросов короткоживущего парникового газа с температурным эффектом одноразового импульсного выброса . Формально CGTP определяется как отношение абсолютного потенциала изменения температуры (AGTP) от такого изменения выбросов к AGTP от импульса ; в результате величина CGTP имеет размерность времени (годы) и позволяет пересчитывать устойчивое изменение потока выбросов короткоживущего газа в кумулятивные выбросы -эквивалента. (лет) 20 лет (GWP20) 100 лет (GWP100) 500 лет (GWP500) 50 лет (GTP50) 100 лет (GTP100) 50 лет (CGTP50) 100 лет (CGTP100) Основные парниковые газы Диоксид углерода CO2 1 1 1 1 1 Метан (ископаемый) CH4 82,5 ± 25,8 29,8 ± 11 10,0 ± 3,8 13,2 ± 6,1 7,5 ± 2,9 2823 ± 1060 3531 ± 1385 Метан (биогенный) CH4 79,7 ± 25,8 27,0 ± 11 7,2 ± 3,8 10,4 ± 6,1 4,7 ± 2,9 2675 ± 1057 3228 ± 1364 Закись азота N2O 273 ± 118 273 ± 130 130 ± 64 290 ± 140 233 ± 110 Фторсодержащие газы HFC-32 (дифторметан) CH2F2 2693 ± 842 771 ± 292 220 ± 87 181 ± 83 142 ± 51 ± ± HFC-134a (1,1,1,2-тетрафторэтан) C2H2F4 4144 ± 1160 1526 ± 577 436 ± 173 733 ± 410 306 ± 119 ± ± CFC-11 (трихлорфторметан) CCl3F 8321 ± 2419 6226 ± 2297 2093 ± 865 6351 ± 2342 3536 ± 1511 PFC-14 (тетрафторметан) CF4 5301 ± 1395 7380 ± 2430 ± 3692 7660 ± 2464 9055 ± 3128

Высокий потенциал глобального потепления обычно связан с сильным поглощением инфракрасного излучения и долгим временем жизни газа в атмосфере. Значения ПГП и их изменение с горизонтом сильно различаются для разных веществ. Метан за 100 лет вызывает потепление примерно в 27-30 раз сильнее, чем эквивалентная масса , а на 20-летнем горизонте его эффект примерно в 80 раз выше. Это связано с тем, что метан очень эффективно поглощает тепло, но сравнительно быстро выводится из атмосферы: в первые десятилетия его вклад очень велик, затем он распадается и перестаёт существенно влиять на климат. Для перфторуглеродов (PFC) ситуация обратная: они крайне устойчивы. Перфторметан (CF4) имеет время жизни порядка 50 тысяч лет, поэтому его ПГП растёт с увеличением горизонта: с ≈5300 на 20 лет до ≈7380 на 100 лет и более на 500 лет. Такие выбросы практически необратимо влияют на климат, поскольку газ почти не разрушается и столетиями продолжает удерживать тепло.

Предшествующие оценки Значения ПГП являются приближёнными и пересматриваются по мере накопления данных о поглощении энергии, времени жизни и концентрациях газов. Поэтому разные отчёты МГЭИК дают отличающиеся значения для одних и тех же веществ:

Потенциал глобального потепления (GWP100) отдельных парниковых газов по оценкам IPCC Промышленное обозначение или название Химическая формула Потенциал глобального потепления GWP100 относительно (SAR, 1995) (AR4, 2007) (AR5, 2013/2014) Шестой оценочный доклад (AR6, 2021) Основные парниковые газы Диоксид углерода CO2 1 1 1 1 Метан (нефоссильный)ᵃ CH4 21В докладе IPCC SAR для метана приводилось одно значение (21) без разделения на фоссильные и нефоссильные источники; в таблице оно условно отнесено к обеим строкам. 25 28 27,0 Метан (фоссильный)ᵃ CH4 21 — 30 29,8 Закись азота N2O 310 298 265 273 Трифторид азота NF3 — 17 200 16 100 17 400 Гексафторид серы SF6 23 900 22 800 23 500 24 300 Вещества, контролируемые Монреальским протоколом CFC-11 CCl3F 3 800 4 750 4 660 6 230 CFC-12 CCl2F2 8 100 10 900 10 200 12 500 CFC-13 CClF3 — 14 400 13 900 16 200 CFC-113 CCl2FCClF2 4 800 6 130 5 820 6 520 CClF2CClF2 — 10 000 8 590 9 430 CFC-115 CClF2CF3 — 7 370 7 670 9 600 Карбон тетрахлорид (тетрахлорметан) CCl4 1 400 1 400 1 730 2 200 Метилхлороформ (1,1,1-трихлорэтан) CH3CCl3 100 146 160 161 Метилбромид CH3Br 5 5 2 2,43 Полностью фторированные соединения (пример) Перфторметан CF4 6 500 7 390 6 630 7 380 Перфторэтан C2F6 9 200 12 200 11 100 12 400 Перфторпропан C3F8 7 000 8 830 8 900 9 290 Перфторциклобутан c-C4F8 8 700 10 300 9 540 10 200 Перфторбутан C4F10 7 000 8 860 9 200 10 000 Перфторпентан C5F12 7 500 9 160 8 550 9 220 Перфторгексан C6F14 7 400 9 300 7 910 8 620 Перфтордекан C10F18 — >7 500 7 190 7 480

Методы расчёта Глобальный потенциал потепления рассчитывается на основе физических моделей атмосферного воздействия газов. Чтобы получить ПГП, исследуют импульсный выброс 1 кг газа и прослеживают, как со временем изменяется дополнительное радиационное воздействие (форсинг) от этого выброса. Затем интегрируют это воздействие за выбранный период времени и сравнивают с аналогичным интегралом для 1 кг . Таким образом, показатель представляет собой отношение двух интегралов — числителя для исследуемого газа и знаменателя для . Такой подход позволяет учесть как разницу в способности газов поглощать излучение, так и разницу в их долговечности в атмосфере. Иногда учитываются и косвенные эффекты, такие как воздействие газа на озоновый слой или образование облаков, но это сложнее и не всегда включается в стандартные расчёты ПГП.