确认臭氧消耗卤代碳排放在20世纪下半叶对全球变暖的实质性贡献

这个被忽视的气候故事为何重要

很多人都知道蒙特利尔议定书拯救了臭氧层，保护我们免受有害紫外线的伤害。但不那么广为人知的是，同样侵蚀臭氧的化学物质——消耗臭氧的卤代碳——也是强效的温室气体。该研究提出了一个表面看似简单但意义重大的问题：这些化学物质在20世纪下半叶是否显著地使地球变暖？在蒙特利尔议定书下对其逐步淘汰是否确实有助于减缓全球变暖？

有双重影响力的强效化学物质

消耗臭氧的卤代碳，例如早期的制冷剂和喷雾推进剂，对气候系统有两种截然不同的影响。一方面，就分子层面而言，它们是极强的温室气体，远比二氧化碳更具温室效应；另一方面，它们会在平流层破坏臭氧。由于臭氧吸收阳光并使该大气层段变暖，臭氧减少会倾向于冷却平流层并略微减少到达对流层和地表的热量。几十年来，科学界一直在争论这两种相反影响如何平衡：这些气体本身造成的增温是否超过了臭氧损失带来的降温，抑或两者几乎相互抵消？

把过去的臭氧变化当作自然试验

为了解答这一点，作者们分析了一系列复杂的气候—化学模型，这些模型模拟了这些气体如何改变臭氧、温度以及地球系统的能量流动。他们关注两个关键时期：从20世纪50年代末到2000年代早期的较长“历史”窗口，以及从1980年代中期到2000年代早期的“卫星时代”，后者是臭氧观测最可靠的时期。每个模型都运行了两次：一次使用真实世界的卤代碳排放情景，另一次将卤代碳固定在20世纪50年代早期的水平。通过比较这两种情形，研究者能够将卤代碳的具体影响与其他人类和自然因素区分开来。

一个核心发现来自于检查平流层实际损失了多少臭氧。那些产生更强卤代碳诱导臭氧消耗的模型，也显示出下平流层更明显的冷却以及在大气顶层不同的总体能量不平衡。在模型间，臭氧损失量与卤代碳净增温效应之间存在紧密、近似线性的联系。该关系使作者能够利用真实世界的臭氧记录——包括卫星数据集和先进的大气再分析资料——作为锚点，以辨别哪些模型表现是物理上可信的、哪些是异常的。

确认净增温效应

利用基于臭氧的约束，研究发现到2014年为止，消耗臭氧的卤代碳对地球能量平衡的净影响是强烈正向的。最佳估计约为每平方米额外保留0.2瓦特的热量，即便不确定性范围的下限也仍表明增温而非降温。换言之，臭氧损失最多只能抵消这些气体直接温室效应的大约一半，而非几乎全部。当作者将这一能量不平衡用相同模型换算为地表温度变化时，发现卤代碳在约1960年至2000年间造成了约0.1°C的全球变暖——约占该时期人类驱动变暖总量的20%左右。

为何早期一些估计更小

先前一些有影响力的研究曾提出这些化学物质的净增温可能接近零，但那些研究主要依赖于从地表到大气顶层的总臭氧变化。这一指标将由卤代碳强烈驱动的平流层臭氧损失与由其他污染物导致的低层大气臭氧增加混为一谈。新研究表明，当专注于卤代碳主导的平流层臭氧时，情况更为清晰，推断出的增温效应也更大。作者们还证明，如果不将模型结果与观测进行核对，具有不现实臭氧消耗模式的模型会强烈偏倚多模型平均结果。

这对气候与政策意味着什么

对非专业读者来说，结论很直接：那些损害臭氧层的化学物质也显著地使地球变暖，而通过蒙特利尔议定书削减它们的排放已避免了额外的全球变暖。根据本研究，如果这些消耗臭氧的卤代碳从未被释放，20世纪下半叶的全球变暖将大约少五分之一。尽管仍存在不确定性——尤其是在长期臭氧记录和某些更精细的大气响应方面——该研究提供了基于观测的有力确认：蒙特利尔议定书不仅是保护臭氧层的环境成功故事，也是迄今为止最有效的气候行动之一。

引用: Friedel, M., Chiodo, G., Weber, K. et al. Confirming the substantial contribution of ozone-depleting halocarbon emissions to global warming during the second half of the 20th century. npj Clim Atmos Sci 9, 106 (2026). https://doi.org/10.1038/s41612-026-01398-5

关键词: 消耗臭氧物质, 卤代碳, 蒙特利尔议定书, 平流层臭氧, 全球变暖