MIT-forskare har funnit att ozonnedbrytande klorfluorkolväten, eller CFC, vistas i atmosfären under en kortare tid än tidigare beräknat. Deras studie tyder på att CFC, som fasades ut globalt 2010, bör cirkulera i mycket lägre koncentrationer än vad som nyligen har uppmätts.

De nya resultaten, publiceras idag i Naturkommunikation , antyda det nya, illegal produktion av CFC har sannolikt förekommit de senaste åren. Specifikt, analysen pekar på nya utsläpp av CFC-11, CFC-12, och CFC-113. Dessa utsläpp skulle strida mot Montrealprotokollet, det internationella fördraget som utformats för att fasa ut produktion och konsumtion av CFC och andra ozonskadande kemikalier.

Den aktuella studiens uppskattningar av nya globala CFC-11-utsläpp är högre än vad tidigare studier rapporterar. Detta är också den första studien för att kvantifiera nya globala utsläpp av CFC-12 och CFC-113.

"Vi finner att de totala utsläppen från nyproduktion är i storleksordningen 20 gigagram per år för var och en av dessa molekyler, " säger huvudförfattaren Megan Lickley, en postdoc vid MIT:s Department of Earth, Atmosfärisk, och planetvetenskap. "Detta är högre än vad tidigare forskare föreslog för CFC-11, och identifierar också troliga nya utsläpp av CFC-12 och 113, som tidigare hade förbisetts. Eftersom CFC är så potenta växthusgaser och förstör ozonskiktet, detta arbete har viktiga konsekvenser för vår planets hälsa."

Studiens medförfattare inkluderar Sarah Fletcher vid Stanford University, Matt Rigby vid University of Bristol, och Susan Solomon, Lee och Geraldine Martin professor i miljöstudier vid MIT:s Department of Earth, Atmosfärs- och planetvetenskap.

Banking på livstid

Innan deras globala avveckling, CFC användes i stor utsträckning vid tillverkning av köldmedier, aerosolsprayer, kemiska lösningsmedel, och byggnadsisolering. När de släpps ut i atmosfären, kemikalierna kan hamna i stratosfären, där de interagerar med ultraviolett ljus för att frigöra kloratomer, de potenta ämnen som eroderar jordens skyddande ozon.

I dag, CFC släpps mestadels ut av "banker" - gamla kylskåp, luftkonditioneringar, och isolering som tillverkades före kemikalieförbudet och som sedan långsamt har läckt ut CFC i atmosfären. I en studie som publicerades förra året, Lickley och hennes kollegor beräknade mängden CFC som fortfarande finns kvar i bankerna idag.

De gjorde det genom att utveckla en modell som analyserar industriproduktion av CFC över tid, och hur snabbt olika typer av utrustning släpper ut CFC över tiden, för att uppskatta mängden CFC som lagras i banker. De införlivade sedan aktuella rekommenderade värden för kemikaliernas livslängd för att beräkna koncentrationerna av bankhärledda CFC som borde finnas i atmosfären över tid. Att subtrahera dessa bankutsläpp från de totala globala utsläppen borde ge något oväntat, olaglig CFC-produktion. I deras nya tidning, forskarna försökte förbättra uppskattningarna av livstider för CFC.

"Nuvarande bästa uppskattningar av atmosfäriska livstider har stora osäkerheter, ", säger Lickley. "Detta innebär att globala utsläpp också har stora osäkerheter. För att förfina våra uppskattningar av globala utsläpp, vi behöver en bättre uppskattning av atmosfäriska livstider."

Uppdaterad spik

Istället för att överväga livslängden och utsläppen för varje gas separat, som de flesta modeller gör, laget tittade på CFC-11, 12, och 113 tillsammans, för att redogöra för liknande atmosfäriska processer som påverkar deras livstid (som vindar). Dessa processer har modellerats av sju olika kemi-klimatmodeller, var och en ger en uppskattning av gasens atmosfäriska livslängd över tid.

"Vi börjar med att anta att alla modeller är lika sannolika, " säger Lickley. "Då uppdaterar vi hur troliga var och en av dessa modeller är, baserat på hur väl de matchar observationer av CFC-koncentrationer från 1979 till 2016."

Efter att ha inkluderat dessa kemi-klimatmodellerade livstider i en Bayesiansk simuleringsmodell av produktion och utsläpp, teamet kunde minska osäkerheten i sina livstidsuppskattningar. De beräknade livslängden för CFC-11, 12, och 113 för att vara 49 år, 85 år, och 80 år, respektive, jämfört med nuvarande bästa värden på 52, 100, och 85 år.

"Eftersom våra uppskattningar är kortare än nuvarande bäst rekommenderade värden, detta innebär att utsläppen sannolikt är högre än vad bästa uppskattningar har varit, säger Lickley.

För att testa denna idé, teamet tittade på hur de kortare livstiderna för CFC skulle påverka uppskattningar av oväntade utsläpp, särskilt mellan 2014 och 2016. Under denna period, forskare identifierade tidigare en ökning av CFC-11-utsläppen och spårade därefter hälften av dessa utsläpp till östra Kina. Forskare har sedan dess observerat en minskning av utsläppen från denna region, som indikerar att all illegal produktion där har upphört, även om källan till de återstående oväntade utsläppen fortfarande är okänd.

När Lickley och hennes kollegor uppdaterade sina uppskattningar av CFC-bankernas utsläpp och jämförde dem med totala globala utsläpp för denna treårsperiod, de hittade bevis för nya, oväntade utsläpp i storleksordningen 20 gigagram, eller 20 miljarder gram, för varje kemikalie.

Resultaten tyder på att under denna period, det var nytt, illegal produktion av CFC-11 som var högre än tidigare uppskattningar, förutom nyproduktion av CFC-12 och 113, som inte setts tidigare. Tillsammans, Lickley uppskattar att dessa nya CFC-utsläpp motsvarar de totala årliga växthusgasutsläppen från Storbritannien.

Det är inte helt förvånande att hitta oväntade utsläpp av CFC-12, eftersom kemikalien ofta samproduceras i tillverkningsprocesser som avger CFC-11. För CFC-113, kemikaliens användning är tillåten enligt Montrealprotokollet som råvara för att tillverka andra kemikalier. Men teamet beräknar att oväntade utsläpp av CFC-113 är cirka 10 gånger högre än vad fördraget tillåter för närvarande.

"Med alla tre gaserna, utsläppen är mycket lägre än vad de var på sin topp, " Lickley säger. "Men de är mycket potenta växthusgaser. Pund för pund, de är fem till 10, 000 gånger mer av en global uppvärmningskemikalie än koldioxid. Och vi står för närvarande inför en klimatkris där varje utsläppskälla som vi kan minska kommer att ha en bestående inverkan på klimatsystemet. Genom att rikta in sig på dessa CFC, vi skulle i huvudsak minska ett visst bidrag till klimatförändringen."