Ozonlagsnedbrydende kemikalier kan tilbringe mindre tid i atmosfæren end tidligere antaget

MIT-forskere har fundet ud af, at ozonnedbrydende chlorfluorcarboner, eller CFC'er, ophold i atmosfæren i kortere tid end tidligere anslået. Deres undersøgelse tyder på, at CFC'er, som blev udfaset globalt i 2010, bør cirkulere i meget lavere koncentrationer end hvad der for nylig er blevet målt.

De nye resultater, offentliggjort i dag i Naturkommunikation , antyde, at nye, ulovlig produktion af CFC har sandsynligvis fundet sted i de senere år. Specifikt, analysen peger på nye emissioner af CFC-11, CFC-12, og CFC-113. Disse emissioner ville være i strid med Montreal-protokollen, den internationale traktat, der skal udfase produktion og forbrug af CFC'er og andre ozonskadelige kemikalier.

Den nuværende undersøgelses estimater af nye globale CFC-11-emissioner er højere end hvad tidligere undersøgelser rapporterer. Dette er også den første undersøgelse, der kvantificerer nye globale emissioner af CFC-12 og CFC-113.

"Vi finder ud af, at de samlede emissioner fra ny produktion er i størrelsesordenen 20 gigagram om året for hvert af disse molekyler, " siger hovedforfatter Megan Lickley, en postdoc i MIT's Department of Earth, Atmosfærisk, og Planetvidenskab. "Dette er højere end hvad tidligere videnskabsmænd har foreslået for CFC-11, og identificerer også sandsynlige nye emissioner af CFC-12 og 113, som tidligere var blevet overset. Fordi CFC'er er så kraftige drivhusgasser og ødelægger ozonlaget, dette arbejde har vigtige konsekvenser for vores planets sundhed."

Studiets medforfattere inkluderer Sarah Fletcher ved Stanford University, Matt Rigby ved University of Bristol, og Susan Solomon, Lee og Geraldine Martin professor i miljøstudier i MIT's Department of Earth, Atmosfæriske og planetariske videnskaber.

Banking på levetider

Før deres globale udfasning, CFC'er blev i vid udstrækning brugt til fremstilling af kølemidler, aerosol spray, kemiske opløsningsmidler, og bygningsisolering. Når de udsendes til atmosfæren, kemikalierne kan løfte sig til stratosfæren, hvor de interagerer med ultraviolet lys for at frigive kloratomer, de potente midler, der eroderer jordens beskyttende ozon.

I dag, CFC'er udsendes for det meste af "banker" - gamle køleskabe, klimaanlæg, og isolering, der blev fremstillet før kemikalieforbuddet og siden langsomt har sivet CFC'er ud i atmosfæren. I en undersøgelse offentliggjort sidste år, Lickley og hendes kolleger beregnede mængden af ​​CFC'er, der stadig er tilbage i bankerne i dag.

Det gjorde de ved at udvikle en model, der analyserer industriens produktion af CFC'er over tid, og hvor hurtigt forskellige udstyrstyper frigiver CFC'er over tid, at estimere mængden af ​​CFC lagret i banker. De indarbejdede derefter aktuelle anbefalede værdier for kemikaliernes levetid for at beregne koncentrationerne af bankafledte CFC'er, der skulle være i atmosfæren over tid. At trække disse bankemissioner fra de samlede globale emissioner burde give ethvert uventet, ulovlig CFC-produktion. I deres nye avis, forskerne søgte at forbedre estimaterne af CFC-levetider.

"Nuværende bedste skøn over atmosfæriske levetider har store usikkerheder, " siger Lickley. "Dette indebærer, at globale emissioner også har store usikkerheder. For at forfine vores skøn over globale emissioner, vi har brug for et bedre skøn over atmosfæriske levetider."

Opdateret spike

I stedet for at overveje levetiden og emissionerne af hver gas separat, som de fleste modeller gør, holdet så på CFC-11, 12, og 113 sammen, for at redegøre for lignende atmosfæriske processer, der påvirker deres levetid (såsom vind). Disse processer er blevet modelleret af syv forskellige kemi-klimamodeller, som hver især giver et skøn over gassens atmosfæriske levetid over tid.

"Vi begynder med at antage, at modellerne alle er lige sandsynlige, " siger Lickley. "Så opdaterer vi, hvor sandsynlige hver af disse modeller er, baseret på, hvor godt de matcher observationer af CFC-koncentrationer taget fra 1979 til 2016."

Efter at have inkluderet disse kemi-klimamodellerede levetider i en Bayesiansk simuleringsmodel af produktion og emissioner, holdet var i stand til at reducere usikkerheden i deres levetidsestimater. De beregnede levetiderne for CFC-11, 12, og 113 til at være 49 år, 85 år, og 80 år, henholdsvis, sammenlignet med nuværende bedste værdier på 52, 100, og 85 år.

"Fordi vores estimater er kortere end de nuværende bedst anbefalede værdier, dette indebærer, at emissioner sandsynligvis er højere end det bedste skøn har været, " siger Lickley.

For at teste denne idé, holdet så på, hvordan de kortere CFC-levetider ville påvirke estimater af uventede emissioner, især mellem 2014 og 2016. I denne periode forskere har tidligere identificeret en stigning i CFC-11-emissioner og efterfølgende sporet halvdelen af ​​disse emissioner til det østlige Kina. Forskere har siden observeret et emissionsfald fra denne region, angiver, at enhver ulovlig produktion der er stoppet, selvom kilden til de resterende uventede emissioner stadig er ukendt.

Da Lickley og hendes kolleger opdaterede deres estimater af CFC-bankemissioner og sammenlignede dem med de samlede globale emissioner for denne treårige periode, de fandt beviser for nye, uventede emissioner i størrelsesordenen 20 gigagram, eller 20 milliarder gram, for hvert kemikalie.

Resultaterne tyder på, at i denne periode, der var nyt, ulovlig produktion af CFC-11, der var højere end tidligere skøn, ud over nyproduktion af CFC-12 og 113, som ikke var set før. Sammen, Lickley vurderer, at disse nye CFC-emissioner svarer til de samlede årlige drivhusgasemissioner, der udledes af Det Forenede Kongerige.

Det er ikke helt overraskende at finde uventede emissioner af CFC-12, da kemikaliet ofte samproduceres i fremstillingsprocesser, der udleder CFC-11. For CFC-113, kemikaliets brug er tilladt i henhold til Montreal-protokollen som råmateriale til fremstilling af andre kemikalier. Men holdet beregner, at uventede emissioner af CFC-113 er omkring 10 gange højere, end hvad traktaten tillader i øjeblikket.

"Med alle tre gasser, emissionerne er meget lavere, end de var på deres højeste, " siger Lickley. "Men de er meget potente drivhusgasser. Pund for pund, de er fem til 10, 000 gange mere af et kemikalie til global opvarmning end kuldioxid. Og vi står i øjeblikket over for en klimakrise, hvor enhver emissionskilde, som vi kan reducere, vil have en varig indvirkning på klimasystemet. Ved at målrette mod disse CFC'er, vi ville i det væsentlige reducere et vist bidrag til klimaændringer."