《蒙特利尔议定书》是一项国际条约，旨在逐步淘汰消耗臭氧层物质的生产和使用，以保护臭氧层。
该议定书还意外地减缓了北极海冰消失。
它已将北极首次出现“无冰”夏季的时间推迟约15年。到2050年，它将避免北极升温0.88C。
消除每吨消耗臭氧层物质的排放，就可避免约7,000平方公里的北极海冰消失。
1987年，近200个国家签署了具有里程碑意义的《蒙特利尔议定书》，承诺限制“消耗臭氧层物质”的排放，以减缓地球臭氧层变薄。
这项协议被广泛誉为有史以来最成功的环境条约之一。
如今，近99%的禁用消耗臭氧层物质（如氯氟烃（CFC））已被淘汰，臭氧层有望在未来几十年内完全恢复。
不过，这项条约也带来了意想不到的益处。
协议禁用的许多化学物质都是强效温室气体；通过限制这些物质的排放，《蒙特利尔议定书》已避免了约0.5C的全球升温。
这项发表于《美国国家科学院院刊》的研究发现，通过限制该地区升温，到2020年，《蒙特利尔议定书》已避免了北极夏季海冰面积减少逾50万平方公里。
北极的未来仍不确定，但许多专家预计，首次出现“无冰”夏季将在本世纪中叶前后。作者发现，《蒙特利尔议定书》已将这一时刻推迟约15年。他们还指出，到2050年，这项具有里程碑意义的条约将避免北极升温0.88C。（北极升温速度远快于全球平均水平。）
“我认为这应该让我们抱有希望，”该研究的主要作者告诉Carbon Brief。他说，《蒙特利尔议定书》之所以成功，是因为国际社会采取了“非常迅速的行动”；他还表示，这项协议的成功“应该让我们相信，应对气候变化是可以采取行动的”。
《蒙特利尔议定书》
平流层中的臭氧层——这是地表上方15-30 km处臭氧气体高度集中的区域——对地球生命至关重要。它如同一道屏障，通过吸收太阳有害的紫外线辐射来保护动植物。
20世纪70年代末，科学家发现，人类制造的、名为卤代烃的化学物质（pdf）会与臭氧气体发生反应，导致臭氧层变薄。1985年，一组专家令人担忧地发现，每年春季南极上空的臭氧层都会出现一个“空洞”。他们的研究发表于《自然》（pdf），成为该领域的开创性论文。
国际社会迅速采取行动保护臭氧层。仅仅两年后，197个国家就将《蒙特利尔议定书》签署成为法律。根据这项协议，签署方同意迅速逐步淘汰约100种不同“消耗臭氧层物质”的排放。
协议签署前，消耗臭氧层的卤代烃被广泛用作冰箱制冷剂、喷雾罐推进剂和清洁剂。协议签署后，这些物质很快被不消耗臭氧层的氢氟烃（HFC）取代。如今，近99%的禁用消耗臭氧层物质已被淘汰，臭氧层有望在未来几十年内完全恢复。
《蒙特利尔议定书》是“迄今最成功的气候条约”，马克·英格兰博士——埃克塞特大学高级研究员、该研究的主要作者——告诉Carbon Brief。
他说，《蒙特利尔议定书》实施时，围绕其影响出现了“危言耸听和恐慌炒作”，有人警告，淘汰商业上重要的气体会使各国破产。但他说，“这些情况都没有发生”，并补充说，这项协议之所以成功，很大程度上是因为国际社会采取了“非常迅速的行动”。
“未曾发生的世界”
这项研究利用第五阶段耦合模式比较计划的模型，探讨了1960-2050年《蒙特利尔议定书》对人为排放CFC和HFC气体的影响。该计划是科学家用来比较不同模型的框架。
作者在中等升温（RCP4.5）和极高升温（RCP8.5）情景下运行模型。在两种情景中，《蒙特利尔议定书》实施后，消耗臭氧层物质的排放迅速下降，而替代气体HFC的浓度上升。在两种情景中，预计臭氧层都将在未来几十年内完全恢复。
论文还提出了一个假设性的“未曾发生的世界”情景，即《蒙特利尔议定书》从未签署。在这一情景中，消耗臭氧层物质的浓度每年稳步上升3.5%，而HFC浓度维持在较低水平。未来几十年里，北极臭氧层会迅速变薄。
下方图表展示了1960-2050年大气中消耗臭氧层物质（左，单位为万亿分之一）、氢氟烃（中）和北极臭氧（右）的浓度。实线和虚线蓝线分别表示RCP4.5和RCP8.5“标准”情景，红线表示“未曾发生的世界”情景。
除了限制臭氧消耗，《蒙特利尔议定书》还意外地带来了限制全球升温的益处。协议禁用的许多化学物质都是强效温室气体；通过限制这些物质的排放，《蒙特利尔议定书》已避免了约0.5C的 升温。
研究指出，基本取代CFC的HFC也是温室气体。不过，研究称，与消耗臭氧层的对应物相比，HFC对地表温度的升温影响“小了一个数量级以上”。
北极海冰
海冰融化是气候变化最直观、最具代表性的影响之一。在北极——那里的升温速度快于全球平均水平——作者发现，《蒙特利尔议定书》已避免地表温度上升0.88C。
为更详细地研究北极海冰的变化，作者绘制了不同情景下的北极海冰范围图。
下图展示了RCP4.5下“未曾发生的世界”和标准情景在2020年、2030年和2040年9月的海冰密集度，蓝色越深表示海冰密集度越高。右侧一列以红色显示两种情景的差异，红色越深表示“未曾发生的世界”与标准情景之间的差异越大。
论文发现，到2020年，《蒙特利尔议定书》已使北极海冰消失速度减缓，避免了逾50万平方公里的海冰损失。论文还指出，在中等排放情景下，该议定书到2030年将避免100万平方公里的海冰损失，到2040年将避免200万平方公里。
作者发现，每减少一吨消耗臭氧层物质的排放，就可避免约7,000平方公里的北极海冰损失。他们称，作为比较，减少一吨CO2排放只能保住3平方公里的北极海冰。
无冰夏季
每年夏季，气温上升都会导致北极海冰融化、范围缩小。海冰范围的年度最低值通常出现在9月。
北极海冰年度最低范围正以约每十年13%的速度下降，专家预计该地区首次出现“无冰”夏季将在本世纪中叶前后。“无冰”夏季指海冰范围少于100万平方公里，而不是海面完全没有海冰。
英格兰告诉Carbon Brief，北极首次出现无冰夏季将是“我们看待气候系统方式的重大转变”，并会“吸引公众的关注”。
为了估算北极首次出现无冰夏季的时间，作者在略有不同的初始条件下运行模型数千次，并利用结果展示北极首次无冰可能出现在不同年份的概率。他们分别对RCP4.5和RCP8.5情景重复这一过程，同时采用当前气候条件（“标准”情景）以及《蒙特利尔议定书》从未签署的“未曾发生的世界”情景。
扎克·拉贝博士是美国国家海洋和大气管理局地球物理流体动力学实验室和普林斯顿大学大气与海洋科学项目的博士后研究员，未参与这项研究。
他告诉Carbon Brief，由于该地区自然变率很大，预测北极首次无冰的时间“很有挑战性”；他补充说，多次运行气候模型有助于考虑这种自然变率。
下图展示了RCP4.5（上）和RCP8.5（下）情景下标准情景（蓝色）与“未曾发生的世界”情景（红色）的结果。
作者估计，在RCP4.5情景下，北极首次出现无冰夏季的时间将是2049年。不过，如果没有实施《蒙特利尔议定书》，这一里程碑预计会提前约15年出现。
论文补充称，在极高升温的RCP8.5情景下，若实施《蒙特利尔议定书》，北极首次出现无冰夏季的时间将是2040年；若未实施，则是2033年。
作者解释说，这一估算较为保守。研究假设，若没有《蒙特利尔议定书》，消耗臭氧层气体的排放量每年将增加3.5%。不过作者指出，增幅也可能在3-7%之间。
英格兰告诉Carbon Brief，如果没有实施《蒙特利尔议定书》，且消耗臭氧层物质的排放每年增加7%，那么北极首次出现无冰夏季“可能今天就会发生”。
拉贝告诉Carbon Brief，这篇论文“非常精彩”，并补充说它“通俗易懂、清晰简洁”。
《基加利修正案》
2016年10月，近200个国家签署了《蒙特利尔议定书》的《基加利修正案》，同意逐步削减HFC排放。根据该协议，发达国家从2019年起开始限制HFC的使用，发展中国家则同意从2020年代中期或后期开始采取同样措施。
作者的模型模拟未纳入《基加利修正案》。他们称，到2035年，该修正案将使升温幅度减少不到0.05C，因此不会对北极首次出现无冰夏季的时间产生显著影响。
阿姆娜·吉拉尔博士是约旦皇家科学学会的研究科学家，专长是臭氧和海冰建模，未参与这项研究。她同意，纳入《基加利修正案》不会“显著影响研究结论”。
不过，论文仍指出《基加利修正案》的长远意义，称到本世纪末，该修正案将使全球气温降低0.3-0.5C。
梁宇乔博士——国立台湾大学助理教授——也警告说，近期报告的五种禁用CFC排放量上升可能影响研究结果。未参与这项研究的梁博士警告说：“如果这些排放持续下去，北极升温很可能会进一步加剧，无冰夏季也会更早到来。”
尽管如此，英格兰告诉Carbon Brief，这是一个“积极的故事”。他补充说：
“我们采取了积极行动，也取得了实实在在的气候效益，而且可以通过模型加以理解。我认为这应该让我们抱有希望……它应该让我们相信，应对气候变化是可以采取行动的，而且这些行动能在未来二十年左右产生影响。”
马克·英格兰，埃克塞特大学高级研究员
