三氟化氮辐射强迫、全球增温潜能与全球温变潜能的研究

The radiative efficiency of nitrogen trifluoride is ten thousands times of carbon dioxide. And the mean global tropospheric concentration of nitrogen trifluoride had risen from 0.02 ppt in 1978 to 0.454 ppt in 2008. Therefore, nitrogen trifluoride has been added in the greenhouse gas emission limitation or reduction list in the second commitment period of the Kyoto Protocol in climate change conference in Doha in 2012. Nitrogen trifluoride has been widely used in the manufacture of flat-panel display devices and photovoltaic cell. China is a large liquid crystal display and solar cell production country. So nitrogen trifluoride greenhouse effect research can supply scientific theory for our government to the international negotiations on climate change. In this project, radiative forcing, global warming potential, global temperture potential in both clear sky and whole sky are calculated by line-by-line radiation model called ZS2000, using nitrogen trifluoride infrared absorption cross-section data. Also nitrogen trifluoride radiative calculation is added in the k-distribution model called BCC_RAD using the k-distribution method.

三氟化氮单个分子的辐射效率为二氧化碳的一万多倍；大气中三氟化氮的浓度由1978年的0.02 ppt上升到2008年的0.454 ppt。基于上述两点，2012年多哈气候变化大会将三氟化氮列入《京都议定书》第二阶段温室气体减排清单。三氟化氮被用于液晶面板、太阳能电池生产行业，而我国正是这两种产品的生产大国，因此在我国开展三氟化氮温室效应的研究可以为我国政府应对气候变化国际谈判提供科学理论支持。本项目采用三氟化氮红外吸收截面数据，利用我国自主研发的逐线积分辐射模式（ZS2000）分别研究晴空和有云大气条件下三氟化氮辐射强迫、全球增温潜能和全球温变潜能，以期给出三氟化氮温室效应的定量结果。此外各国研发的k-分布辐射模式都不具备三氟化氮气体的辐射计算功能，本项目采用k-分布重排技术，在我国自主研发的k-分布辐射模式（BCC_RAD）中加入三氟化氮的辐射计算功能。

三氟化氮单个分子的辐射效率远超二氧化碳；三氟化氮全球平均浓度从1978年的0.02 ppt上升到2015年的1.236 ppt。基于上述原因，2012年三氟化氮列入《京都议定书》第二阶段减排清单，成为温室气体。三氟化氮被用于液晶面板和太阳能电池的生产，而我国是这两类产品的生产大国，因此开展三氟化氮温室效应研究，可以为我国政府在应对气候变化国际谈判提供一定的科学理论支持。. 为了完成三氟化氮温室效应的评估，完成以下工作：. 1、利用逐线积分大气辐射模式计算三氟化氮温室效应.在我国自主开发的ZS2000逐线积分模式中增加了读取吸收截面、计算云辐射和计算平流层调整的功能。但由于国外专家对ZS2000逐线积分模式了解不多，为了顺利完成三氟化氮温室效应评估，并将相应成果发表，新增了利用国际公认的LBLRTM逐线积分模式计算三氟化氮辐射效率、全球增温潜能和全球温变潜能的内容，并开发了基于LBLRTM模式的在线计算辐射强迫模块，取得软件著作权。.利用LBLRTM逐线积分模式计算的三氟化氮辐射效率为0.188 Wm-2ppb-1，比IPCC AR5偏低6%，100年全球增温潜能为14700，比IPCC AR5偏低8.7%，100年全球脉冲排放温变潜能为16600，比IPCC AR5偏低8.3%。此外还计算了100年全球持续排放温变潜能为13700。. 2、利用K分布辐射模式计算三氟化氮温室效应.在我国自主开发的BCC_RAD k分布模式中增加了三氟化氮k分布吸收系数参数表，使其能够计算三氟化氮辐射效率。利用BCC_RAD k分布模式计算的晴空瞬时辐射效率为0.217 Wm-2ppb-1，比逐线积分偏小10.3%；晴空平流层调整辐射效率为0.223 Wm-2ppb-1，比逐线积分偏小13.7%，造成BCC_RAD k分布模式偏小的原因是我们仅在三氟化氮吸收截面大的光谱区间增加了三氟化氮吸收系数k分布参数。利用BCC_RAD k分布模式计算的有云大气瞬时辐射效率为0.183 Wm-2ppb-1，比逐线积分结果偏大5.2%；有云大气平流层调整辐射强迫为0.187 Wm-2ppb-1，比逐线积分结果偏小1%，造成差异的原因是k分布模式的计算速度快，因此我们利用15种典型云和晴空的加权平均进行计算，而逐线积分模式计算速度慢，我们采用了全球平均的水云参数进行计算。