20世纪70年代中期，科学家意识到，由于氯氟烃（CFCs）的使用日益增多，臭氧层正在遭到消耗。
此后，世界各国纷纷开始限制其使用，帮助臭氧水平逐步恢复。
一项新研究发现，随着氯氟烃（CFCs）排放减少、臭氧层状况改善，植物已能够吸收更多的碳。
这一变化对气候变化产生了显著的积极影响。
2060年春。一名孩子戴着墨镜，头戴宽檐遮阳帽，裸露在外的少量皮肤上涂满了防晒霜，正凝视着家对面的林地。林地看上去枝叶稀疏、生长受阻，叶子远比她在旧照片中见过的要少。不过，她没有时间细想：此时的紫外线UV指数为20，而她已在户外待了五分钟。
所幸，这并非我们的未来。得益于世界在20世纪80年代为保护臭氧层所采取的措施——臭氧层是高层大气中的一个区域，能够吸收太阳释放的有害紫外线（UV）辐射——我们少了一个需要担忧的环境问题。
20世纪70年代中期，科学家意识到，由于氯氟烃（CFCs）作为制冷剂及气雾罐推进剂等用途的使用日益增多，臭氧层正在遭到消耗。1987年，《蒙特利尔议定书》签署，此后经多次修正案加以强化，并获得197个国家批准，世界开始逐步淘汰氯氟烃。如今，大气中的氯氟烃含量正在下降，臭氧层开始恢复。
但如果《蒙特利尔议定书》从未签署，情况会怎样？我们成功避免的那个世界又会是什么样子？这正是一项新研究所探讨的内容，该研究由我与一个国际合作团队共同主持。
早期研究表明，将多出数千例皮肤癌病例（在这样一个臭氧层更薄、到达地球表面的紫外线辐射水平更高的世界里）。此外，还将出现额外的气候变暖，因为氯氟烃与二氧化碳（CO₂）一样也是温室气体，只是其温室效应要强得多。我们的研究重点是这一情况可能对植被造成的影响。
与人类一样，植物在暴露于高强度紫外线下会受损。植物在生长过程中会吸收二氧化碳（CO₂），但当紫外线辐射增加10%时，植物的生物量减少3%。在没有《蒙特利尔议定书》的情况下，我们估计，到本世纪末，全球平均紫外线水平将比现在高出4.5倍。我们还估计，到2050年，欧洲、亚洲和北美的紫外线水平将高于当今热带地区的水平。
总体而言，这意味着人类排放的二氧化碳（CO₂）中，将有更多留在大气中，而不是被锁存于植物和土壤之中。而这些额外的二氧化碳（CO₂）将导致全球变暖加剧。
没有《蒙特利尔议定书》的世界
我们利用计算机模型模拟气候、大气化学、植被和碳循环，并构建了两个世界。第一个情景假定，1974年的论文——该论文提醒世界注意氯氟烃（CFCs）的危害——从未发表，且其使用量以每年3%的速度增长。第二个情景是氯氟烃得到控制、臭氧层得以恢复的世界，也就是我们目前所处并正朝其发展的世界。
除氯氟烃（CFCs）外，两个模拟世界完全相同。在两者中，二氧化碳（CO₂）及其他温室气体的排放都遵循21世纪的中等情景，这是为联合国政府间气候变化专门委员会报告提供依据的几种情景之一。
在氯氟烃被逐步淘汰的世界里，情况与我们对更温暖未来气候的预期相符。全球气温上升，并伴随各种负面后果，但正如我们对现实世界的预期那样，臭氧层将在本世纪中叶前恢复到历史水平。而在另一个世界里，臭氧层急剧变薄，到本世纪末，全球各地的臭氧浓度都将降至低于南极臭氧洞所出现水平的程度。
到2050年代，由于紫外线损伤，在氯氟烃使用持续不减的世界里，植物所吸收的碳仅为淘汰氯氟烃的世界中的一半。到本世纪末，在这一高氯氟烃世界中，植物吸收的碳不足另一世界的15%，导致植物和土壤中储存的碳减少30%。这意味着到本世纪末，大气中的二氧化碳（CO₂）将增加30%，从而使气候额外升温0.8°C。
仅这0.8°C就足以使当前全球气温（比工业化前平均水平高出略多于1°C）升至超过《巴黎协定》最雄心勃勃目标所对应的1.5°C水平。再加上氯氟烃自身温室效应可能造成的1.7°C升温，意味着《蒙特利尔议定书》阻止了额外2.5°C的升温。
尽管我们的模拟中避免了这一世界，但对臭氧层的威胁依然存在。一些科学家倾向于通过模拟大型火山喷发的全球降温效应来抵消气候变化——大型火山喷发——即将颗粒物注入高层大气，这一过程被称为平流层硫酸盐地球工程。
但这可能会消耗臭氧层。我们的研究表明，在评估此类行动的任何影响时，都必须考虑其对生物圈产生的连锁效应。
鉴于《蒙特利尔议定书》在应对严峻科学警告方面的成效，人们很容易将其视为气候谈判的典范。然而，制造氯氟烃及替代化学品的企业寥寥无几，且这些物质容易获取，因此臭氧问题远比减少化石燃料排放要简单得多。
尽管如此，《蒙特利尔议定书》除保护臭氧层之外，本身也是一项极为成功的气候条约。它不仅控制了氯氟烃等高效温室气体的排放，而且正如我们所示，它还通过保护全球植物，避免了额外的二氧化碳（CO₂）浓度上升。
