RIVM_Logo

Scenario study of the effects of CFC, HCFC and HFC emissions on stratospheric ozone

Scenario studie van de effecten van emissies van CFK's, HCFK's en HFK's op stratosferisch ozon

Publiekssamenvatting

Antropogene emissies van chloor- en broomhoudende verbindingen worden algemeen beschouwd als de belangrijkste veroorzakers van de aantasting van de ozonlaag in de afgelopen twee decennia. De toekomstige concentraties in de atmosfeer van ozonlaag aantastende stoffen (CFK's, HCFK's, halonen en aanverwante stoffen) hangen af van het toekomstige gebruik van deze stoffen, dat sterk wordt gereguleerd door het Protocol van Montreal en de amendementen daarop. De toestand van de ozonlaag in de 21ste eeuw wordt sterk bepaald door de mate waarin de ontwikkelde landen en ontwikkelingslanden het Protocol van Montreal en zijn amendementen naleven. In de ozon-assessment rapporten van de WMO wordt er bijna altijd vanuit gegaan dat alle landen het Protocol van Montreal en de amendementen volledig naleven. Met behulp van verschillende IPCC emissie scenario's voor CFK's en aanverwante stoffen, zijn simulaties uitgevoerd om de effecten van verschillende niveaus van naleving van het Protocol van Montreal en van verschillende maatregelen, op de toekomstige chloorniveaus en op de ozonlaag te bestuderen. Als 100% van de ontwikkelde landen en slechts 70% van de ontwikkelingslanden het Protocol van Montreal en zijn amendementen naleeft, wordt verwacht dat de hoeveelheid chloor in de atmosfeer zal stijgen van 3.8 ppbv in 1990 tot meer dat 5 ppbv in 2100. De bijbehorende dikte van de ozonlaag neemt dan met 5% tot 8% af in 2100, ten opzicht van 1990. Als alle landen zich volledig aan het Protocol van Montreal en de amendementen van Londen houden, dan zal het kritische 2 ppbv chloorniveau in 2115 worden bereikt. Door het reduceren van het gebruik van HCFK's kan dit niveau worden bereikt in 2060. Tussen 2031 en 2049 zal de dikte van de ozonlaag weer op een niveau overeenkomstig 1990 zijn, mits alle landen zich voor 100% houden aan de protocollen. Ongeveer 50 jaar later zal de dikte van de ozonlaag weer overeenkomstig het niveau van 1980 zijn. De maximale aantasting van de ozonlaag (jaar en diepte) hangt slechts in beperkte mate af van het type CFK-scenario. De snelheid van het herstel van de ozonlaag hangt daarentegen sterk af van het type scenario. De beperkingen die de amendementen van Kopenhagen opleggen aan het gebruik van HCFK's zullen een duidelijk effect hebben op het herstel van de ozonlaag. Nauw verbonden met de afname in concentratie in de atmosfeer van CFK's en HCFK's is een stijging in concentratie van HFK's, van slechts een paar pptv in 1990 tot wellicht 5.2 ppbv in 2100. HFK's tasten de ozonlaag niet aan maar zijn wel groeikasgassen. De geschatte stralingsforcering in 2100 ten gevolge van HFK's is drie maal zo groot als de stralingsforcering van CFK's en HCFK's in 1990. Met betrekking tot methylbromide schrijven de amendementen van Kopenhagen alleen een bevriezing van de produktie voor in 1996. Als het gebruik van methylbromide voor grondontsmettingsdoeleinden vanaf 1997 wordt gestopt, dan zal, ten opzichte van 1980, de totale antropogene afname van de ozonlaag met 0.7% verminderen in 2000, met 5.6% in 2020 en met 9.7% in 2050, ten opzicht van een volledig naleven van met Protocol van Montreal en zijn amendementen. Een grotere afname is mogelijk als methylbromide emissies afkomstig van uitlaatgassen van het verkeer ook worden beperkt. Zonder enig protocol dat het gebruik van CFK's en aanverwante stoffen beperkt zou de hoeveelheid chloor in de atmosfeer zijn gestegen van 3.8 ppbv in 1990 tot 4.9 ppbv in 2000, 18.5 ppbv in 2050 en 39 ppbv in 2100. De bijbehorende afname van de ozonlaag, ten opzichte van 1990, zou op gematigde breedte varieren van 4% tot 6% in 2000, 45% tot 65% in 2050 en 70% tot 85% in 2100. Broomatomen zijn ongeveer 40 maal zo effectief in het vernietigen van ozon als chlooratomen ; maar als de hoeveelheden chloor en broom in de atmosfeer in rekening worden gebracht, blijkt chloor van antropogene oorsprong meer dan tien maal zoveel ozon af te breken als antropogeen broom. De simulaties zijn uitgevoerd met behulp van de RIVM versie van het 2-dimensionale chemisch-transportmodel, ontwikkeld aan de Universiteit van Cambridge. Dit model is uitgebreid met heterogene chemie op sulfaat-aerosolen. Een validatie van het model laat zien dat zowel de gemodelleerde concentraties in de atmosfeer van CFK's en aanverwante stoffen als de ozonkolommen goed overeenkomen met metingen. De gemodelleerde trend in de ozonkolommen op gematigde breedte van 1980 tot 1990 is -4% tot -6% per decennium. Dit is gelijk aan de helft van de, gemodelleerde, antropogene afname van 1900 tot 1990 van -8% tot -12%.

Synopsis

It is widely accepted that anthropogenic emissions of chlorine and bromine species are responsible for the major part of the destruction of the ozone layer in the last two decades. The future atmospheric concentrations of species that deplete the ozone layer (CFCs, HCFCs, halons and related species) depend on the future use of these species, which is strongly regulated by the Montreal Protocol and its amendments. The extent to which the developed and developing nations comply with the Montreal Protocol and its amendments determines to a large degree the condition of the ozone layer in the 21st century. The WMO ozone assessment reports most times assume that all nations fully comply with the Montreal Protocol and its amendments. Simulations were performed with various IPCC emission scenarios of CFCs and related species, to study the effects of different levels of compliance with the Montreal Protocol and the effects of various control measures on the future chlorine loading of the atmosphere and on the ozone layer. If 100% of the developed nations and only 70% of the developing nations comply with the London amendments to the Montreal Protocol the estimated chlorine levels in the atmosphere will increase from 3.8 ppbv in 1990 to more than 5 ppbv in 2100. The corresponding ozone columns will decrease by 5% to 8% in 2100 relative to 1990 at mid-latitudes. If all nations comply fully with the Montreal Protocol and the London amendments the critical 2 ppbv chlorine level will be reached in 2115. By limiting the use of HCFCs this level may be reached in 2060. In anticipation of a 100% compliance for both the developed and developing nations, the future ozone columns will reach the 1990 values between 2031 and 2049, while 1980 values will be reached 50 years later. The maximum depletion (year and depth) of the ozone layer depends only slightly on the future scenario of CFCs and related species. The speed of recovery of the ozone layer, however, depends heavily on the type of future scenario. Restricting the use of HCFCs, as in the Copenhagen amendments, has a significant effect on the recovery of the ozone layer. Accompanied by a decrease in atmospheric concentration of CFCs and HCFCs, is an increase in concentration of HFCs, from only a few pptv in 1990 to possibly 5.2 ppbv in 2100. HFCs are not harmful for the ozone layer, but they are greenhouse gases. The estimated radiative forcing in 2100 associated with this increase in HFC concentration is three times larger than the radiative forcing of the CFCs and HCFCs in 1990. The only limiting measure for methyl bromide agreed upon by the Copenhagen amendments to the Montreal Protocol is a freeze in the use by 1996. If emissions of methyl bromide from soil fumigation were to be eliminated in 1997, then the total anthropogenic decrease in ozone column since 1980 is predicted to be 0.7% less in 2000, 5.6% in 2020 and 9.7% less in 2050, relative to a full compliance with the Montreal Protocol and its amendments. Larger decreases may occur if methyl bromide emissions from exhaust of automobiles are also reduced. Without any protocol restricting the use of CFCs and related species, the chlorine levels in the atmosphere could have increased from 3.8 ppbv in 1990 to 4.9 ppbv in 2000, 18.5 ppbv in 2050 and 39 ppbv in 2100. The corresponding reductions in the ozone columns at mid-latitude, relative to 1990, range from 4% to 6% in 2000, 45% to 65% in 2050 and 70% to 85% in 2100. Bromine atoms are approximately 40 times more effective in destroying ozone than chlorine atoms, but considering the abundances in the atmosphere, total anthropogenic chlorine destroys approximately more than ten times as much stratospheric ozone as total anthropogenic bromine does. For the simulations, the RIVM version of the 2-dimensional chemical radiative transport model developed at the University of Cambridge was used. This model has been extended to include the effects of heterogeneous chemistry on sulphate aerosols. A model validation study shows that the modelled atmospheric concentrations of the CFCs and related species as well as the modelled ozone columns agree well with measurements. The modelled trend in the ozone columns from 1980 to 1990 range from -4% to -6% per decade at mid-latitudes. This is half the total, modelled, anthropogenic decrease from 1900 to 1990 of -8% to -12%.
 

Gerelateerde onderwerpen

Home / Documenten en publicaties / Scenario study of the effects of CFC, HCFC and HFC emissions on stratospheric ozone

RIVM De zorg voor morgen begint vandaag
Menu