《隕落之牆》：修復臭氧洞如何幫助氣候

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1987年9月，為了回應有關被稱為氯氟烴（CFCs）的化學物質正在破壞大氣臭氧層的證據，世界各國起草了一項具有里程碑意義的協議，即《蒙特利爾議定書》，該議定書限制了這些化學物質的使用。自那時以來，該議定書不僅在保護臭氧層方面取得了成功，而且由於CFCs也是吸熱溫室氣體，因此在幫助限制氣候變化風險方面也取得了成功。事實上，締約方去年修訂了該議定書，將重點完全放在氣候保護上。

故事始於1974年，馬里奧·莫利納和舍伍德·羅蘭發現，CFCs作為製冷劑（用於冰箱、冰櫃和空調）、氣霧劑噴霧罐、工業溶劑以及塑膠泡沫和其他產品的發泡劑，其用量不斷增加，可能透過催化化學反應消耗臭氧層。CFCs是穩定的、人造的化學物質，只有當它們到達地球表面以上15至50公里的平流層時才會被分解。莫利納和羅蘭認為，在該過程中釋放出的氯原子將引發一系列化學反應，導致臭氧的破壞。這很重要，因為平流層中所謂的臭氧層吸收有害的太陽紫外線輻射，從而保護地球上的生物。紫外線輻射的增加可能導致皮膚癌和白內障等疾病。

這種危險起初在很大程度上是理論上的，但在1985年，喬·法曼和他在英國南極調查局的同事發現，南極洲大陸上空的臭氧在每個南半球春季都會下降約三分之一。他們將這與平流層中氯的增加聯絡起來。1995年，莫利納和羅蘭與保羅·克魯岑共同分享了諾貝爾化學獎，以表彰他們開創性的工作。

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由於這些發現令人震驚，世界各國迅速同意根據《蒙特利爾議定書》限制CFCs的使用，該議定書在兩年後就已實施。隨後的修正案加強和擴大了該議定書。結果是，CFCs的使用現在已在全球範圍內逐步淘汰，排放量已從峰值減少了90%或更多。測量結果表明，大氣中CFCs的丰度也在下降。由於大多數CFCs在大氣中的停留時間為50至100年，臭氧層的反應一直很緩慢。但來自衛星和地面站的觀測表明，它已開始恢復。如果沒有《蒙特利爾議定書》，CFCs將繼續增加，科學家估計，到2100年，每年皮膚癌病例的數量將增加四倍（Slaper et al. 1996）。

2007年，我的美國同事和我（Velders et al., 2007）表明，《蒙特利爾議定書》不僅對臭氧層很重要，而且對氣候保護也做出了貢獻。CFCs是強效溫室氣體；按每公斤排放量計算，主要的CFCs在氣候強迫方面比主要的溫室氣體CO2強大5,000到11,000倍。事實上，到2010年，《蒙特利爾議定書》實現的氣候效益是旨在保護氣候的《京都議定書》的五到六倍。

然而，故事尚未結束。《蒙特利爾議定書》禁止了CFCs和其他化學物質，但我們仍然需要冰箱和空調。這是可能的，因為我們能夠用其他氣體，特別是氫氟碳化合物（HFCs）來替代它們。因此，在過去二十年中，HFCs的使用量顯著增長。HFCs不影響臭氧層；不幸的是，它們也是強效溫室氣體。我和同事在2009年和2015年（Velders et al., 2009, 2012, 2015）所做的預測表明，如果這種增長持續下去，它們對氣候變化的貢獻將大大抵消《蒙特利爾議定書》的氣候效益。

基於科學證據，紮根於觀測、理論和模型研究，政治家們決定再次採取行動。他們同意使用旨在保護臭氧層的《蒙特利爾議定書》來應對氣候變化。2016年10月在盧安達基加利，他們同意修訂該議定書，以在全球範圍內嚴格限制未來HFCs的使用。到2036年至2046年間，HFCs的使用量現在必須比商定的基線減少85%。在基加利會議的最後幾個小時，我計算出，根據這項協議，到2100年，HFCs對全球平均地表升溫的貢獻將限制在0.1攝氏度以下，而沒有該協議的情況下為0.3至0.5攝氏度。這是朝著2015年12月《巴黎氣候協定》的目標邁出的重要一步：到本世紀末，將全球氣溫控制在比工業化前時期高2攝氏度以下。我希望有足夠多的國家批准《基加利修正案》，使其在商定的2019年1月1日生效。

《蒙特利爾議定書》被廣泛認為是迄今為止最成功的國際環境協議。在我看來，在臭氧和氣候保護方面的成功，是健全的科學研究、清晰的溝通、科學家、政策制定者、工業界和環保團體之間富有成效的互動，以及所有這些方面達成協議並尊重彼此立場的意願的結果。這是一個值得效仿的偉大榜樣。

隕落之牆會議由德國聯邦教育和研究部、亥姆霍茲協會、羅伯特·博世基金會和柏林參議院資助。它得到了眾多國際頂尖大學和研究機構以及基金會的支援和建議

參考文獻