English Abstract 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%.
Rapport in het kort
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%.
