全球暖化潛勢

化合物的（相對）全球暖化潛勢（也稱為全球變暖潛能值、溫室效應變暖潛能值、GWP）或二氧化碳當量是衡量其對溫室效應的相對貢獻的量度，即地球大氣層的平均變暖效應超過一定時期 Period（通常為 100 年）。 因此，它表明與相同質量的二氧化碳相比，一定質量的溫室氣體對全球變暖的貢獻有多大。 全球暖化潛勢是一個維度數的關鍵人物。

例如，甲烷在 100 年的時間范圍內的二氧化碳當量為 28：這意味著在釋放后的前 100 年內，一公斤甲烷對溫室效應的貢獻是一公斤二氧化碳的 28 倍。 對于一氧化二氮，該值為 265。

然而，全球暖化勢頭不能等同于全球變暖的實際份額，因為各種氣體的排放水平差異很大。 有了這個概念，可以將各種溫室氣體的不同貢獻與已知的排放量進行比較。 地球大氣層的主要成分（氮、氧、氬）由于其分子結構不屬于溫室氣體，對溫室效應沒有影響。 總體影響xxx的溫室氣體是水蒸氣，其在自然溫室效應中的份額在 36% 到 70% 之間波動，具體取決于地理條件或氣候帶。 然而，水蒸氣只是一種極小的排放氣體，它在大氣中的濃度與氣溫有直接關系。 大氣中的水蒸氣含量在較低的平均溫度下會降低，而在變暖（水蒸氣反饋）期間會增加，溫度每升高 1 度，大氣中的水蒸氣含量就會增加 7%。

溫室氣體的相對全球暖化勢能 (GWP) 由幾個因素決定，即其大氣停留時間和由現有背景濃度增加引起的輻射強迫。 由于背景濃度的增加，停留時間估計值的變化和較低的輻射強迫是 IPCC 在其報告中定期更新全球暖化潛勢值的原因。

地球大氣層將熱量輻射到平均高度為 5500 米的太空，而不是海平面。 大氣中溫室氣體濃度的增加導致地球向太空輻射熱量的區域向上移動。 為了使熱輻射保持與輻射相同，輻射面積也必須向上移動。 然后表面溫度隨著大氣溫度梯度而增加。

溫室效應氣體是基于其吸收地球表面和近地表空氣層在中紅外范圍（3至50微米）發出的熱輻射并將其部分輻射回地球的能力，從而阻礙大氣的冷卻（溫室效應）。 由于此處考慮了氣體的額外變暖效應，因此在自然產生的溫室氣體（尤其是水蒸氣和二氧化碳）幾乎不吸收或不吸收的光譜范圍內，其吸收行為尤為重要。 特別是，這是 8-13 微米波長范圍內的所謂大氣窗口。

溫室氣體的輻射強迫與其濃度呈非線性關系。 這種非線性相關性近似于對數函數。 這意味著濃度從 2 到 3 ppm 的變化與濃度從 20 ppm 到 30 ppm（或 200 ppm 到 300 ppm 等）的變化具有相同的效果。 例如，與 CO2 相比，除了復雜分子的更多可能振蕩模式外，這是大氣窗口中吸收的痕量氣體濃度變化的另一個原因，這種氣體自然不存在或僅存在于極度小濃度，有這么強的作用。

溫室氣體的吸收行為，即它可以吸收熱輻射的波長范圍，取決于相關氣體的分子結構。

氣體在大氣中的平均停留時間也至關重要。 選擇的時間范圍在這里也起著重要作用。 例如，由于含氟溫室氣體在大氣中的停留時間長（如 SF6 為 3200 年），因此其全球升溫潛能值明顯高于分子中不含氟原子的溫室氣體。 另一方面，甲烷（停留時間約為 12 年）在短期內起作用，因此其 GWP 在短時間范圍內比在長時間范圍內大得多。 作為比較，二氧化碳的停留時間估計約為 120 年，但應注意這會影響大氣和上層海層中二氧化碳的溶液平衡。 如果含有 CO2 的水團沉入深海，作為臨時儲存設施在海洋中的停留時間將增加到數千年。 相比之下，水蒸氣循環是一個自我調節的過程，在幾天內經歷了蒸發-凝結-降水的階段，在很大程度上與各自的氣候條件無關，因此無法與其他溫室氣體的停留時間相提并論。