モントリオール議定書は、オゾン層を破壊する物質の生産と使用を段階的に廃止することで、オゾン層を保護することを目的とした国際条約です。
同議定書は、北極海氷の減少を遅らせるという予想外の効果も上げている。
北極の「氷のない」夏の到来を約15年遅らせている。2050年までに、北極の温暖化を0.88℃抑制することになる。
オゾン層を破壊する物質が1トン回避されるごとに、約7,000平方キロメートルの北極海氷の減少が防がれる。
1987年には、ほぼ200カ国が画期的なモントリオール議定書に署名し、地球のオゾン層の薄化を遅らせるため、「オゾン層破壊物質」の排出量を制限することを約束した。
この協定は、実施された中で最も成功した環境条約の一つとして広く評価されている。
現在、禁止されたオゾン層破壊物質のほぼ99%（クロロフルオロカーボン（CFC）など）が段階的に廃止され、オゾン層は今後数十年で完全に回復する見通しとなっている。
しかし、同条約は予想外の効果ももたらしている。
同協定で禁止された化学物質の多くは強力な温室効果ガスであり、その排出を制限することで、モントリオール議定書はすでに約0.5℃の地球温暖化を抑制している。
同研究は、Proceedings of the National Academy of Sciencesに掲載された研究では、モントリオール議定書が地域の気温上昇を抑制することで、2020年までに北極の夏季海氷の減少を50万平方キロメートル以上回避していたことが明らかになっている。
北極の将来はいまだ不透明だが、多くの専門家は今世紀半ば頃に最初の「氷のない」夏が訪れると予想している。著者らは、モントリオール議定書がすでにこの時期を約15年遅らせていることを明らかにした。さらに、2050年までに、この画期的な条約によって北極の温暖化が0.88℃回避されると付け加えている。（北極は世界平均より急速に温暖化してきた。）
「希望を持つべきだと思う」と、同研究の筆頭著者はCarbon Briefに語っている。同氏によると、モントリオール議定書が成功したのは、国際社会が「本当に迅速な行動」を取ったためであり、その成功は「気候変動への対策が可能であることを示すべきだ」と付け加えている。
モントリオール議定書
成層圏のオゾン層――地表から15～30kmの高度に位置する高濃度のオゾンガス――は、地球上の生命にとって極めて重要である。オゾン層は盾の役割を果たし、太陽からの有害な紫外線を吸収することで、動植物を保護している。
1970年代後半、科学者らは、人為的に生成された「ハロカーボン」（PDF）がオゾンガスと反応し、オゾン層を薄くしていることを発見した。1985年、専門家チームは、毎春南極上空のオゾン層に「穴」が開いているという憂慮すべき発見をした。彼らの研究はNature（PDF）に掲載され、この分野における画期的な論文となった。
国際社会はオゾン層を保護するために迅速に行動を起こした。わずか2年後、197カ国がモントリオール議定書に署名し、法的効力を持たせた。この協定の下、署名国は約100種類の「オゾン層破壊物質」の排出を速やかに段階的に廃止することに合意した。
協定の署名前、オゾン層を破壊するハロカーボンは、冷蔵庫の冷媒、スプレー缶の噴射剤、洗浄剤として広く使用されていた。協定の署名後、これらは速やかにオゾン層を破壊しないハイドロフルオロカーボン（HFC）に置き換えられた。現在、禁止されたオゾン層破壊物質のほぼ99%が段階的に廃止され、オゾン層は今後数十年で完全に回復する見通しである。
モントリオール議定書は「これまでで最も成功した気候条約」であると、マーク・イングランド博士――上級研究員としてエクセター大学に所属し、本研究の筆頭著者でもある同氏は、Carbon Briefにそう語っている。
同氏によると、モントリオール議定書の導入時には、重要な商業ガスを段階的に廃止すれば各国が破産に追い込まれるとして、「過度な脅し煽りと恐怖の喧伝」があったという。しかし同氏は「そのようなことは何も起こらなかった」と述べ、この協定が成功した主な理由は、国際社会が「本当に迅速な行動」を取ったことにあると付け加えている。
「回避された世界」
本研究は、第5次結合モデル相互比較プロジェクト（科学者が異なるモデルを比較するために用いる枠組み）のモデルを用いて、1960～2050年における人為的なCFCおよびHFCガスの排出に対するモントリオール議定書の影響を検証している。
著者らは、中程度の温暖化（RCP4.5）と非常に高い温暖化（RCP8.5）シナリオでモデルを実行した。いずれのシナリオにおいても、モントリオール議定書の実施後、オゾン層破壊物質の排出は急速に減少する一方、代替ガスであるHFCの濃度は上昇する。いずれのシナリオでも、オゾン層は今後数十年で完全に回復すると予測されている。
本論文では、モントリオール議定書が一度も署名されなかった場合を想定した仮想の「回避された世界」シナリオも提示している。オゾン層破壊物質の濃度は年3.5%ずつ着実に上昇し、HFCの濃度は低い水準にとどまる。このシナリオでは、北極のオゾン層が今後数十年で急速に薄くなる。
以下のグラフは、1960～2050年の大気中におけるオゾン層破壊物質の濃度（ppt、左）、ハイドロフルオロカーボン（中央）、北極のオゾン（右）を示している。青い実線と点線はRCP4.5およびRCP8.5の「標準」シナリオを、赤い線は回避された世界シナリオを示している。
モントリオール議定書は、オゾン層破壊の抑制に加え、地球温暖化の抑制という意図しない効果ももたらした。同協定で禁止された化学物質の多くは強力な温室効果ガスであり、その排出を抑制することで、モントリオール議定書はすでに約0.5℃ の温暖化を回避している。
本研究は、CFCの代替として広く使用されているHFCも温室効果ガスであると指摘している。しかし研究によると、地表温度に対するHFCの温暖化への影響は、オゾン層破壊物質の同類と比べて「1桁以上小さい」とされている。
北極の海氷
融解する海氷は、気候変動の最も具体的かつ象徴的な影響の一つである。北極では温暖化が世界平均より速いペースで進んでおり、著者らは、モントリオール議定書によってすでに地表温度の0.88℃の上昇が防がれていることを明らかにした。
北極海氷の変化をより詳細に調べるため、著者らは異なるシナリオの下での北極海氷の範囲を地図化した。
以下の図は、RCP4.5における「回避された世界」と「標準」シナリオの下での2020年、2030年、2040年の9月の海氷密集度を示しており、濃い青は海氷密集度が高いことを示す。両シナリオの差は右列に赤で示されており、赤が濃いほど「回避された世界」と「標準」シナリオの差が大きいことを示す。
本論文は、2020年までにモントリオール議定書によって北極海氷の減少が50万平方キロメートル以上すでに遅らされていたことを明らかにしている。中程度の排出シナリオの下では、モントリオール議定書によって2030年までに100万平方キロメートル、2040年までに200万平方キロメートルの海氷減少が防がれることになるとも付け加えている。
著者らは、オゾン層破壊物質が1トン回避されるごとに、約7,000平方キロメートルの北極海氷の減少が防がれることを明らかにしている。比較として、回避されたCO2排出量1トンは、北極海氷をわずか3平方キロメートルしか救わないとしている。
氷のない夏
夏になるたびに、気温上昇により北極の海氷は融解し縮小する。年間の海氷域の最小値は通常9月に記録される。
北極の年間最小海氷域は、約10年あたり13%の割合で減少しており、専門家は同地域で最初の「氷のない」夏が今世紀半ば頃に訪れると予想している。「氷のない」夏とは、海氷域が100万平方キロメートル未満となる夏を指し、海氷被覆がゼロであることを意味するものではない。
イングランド氏はCarbon Briefに対し、北極で初めて氷のない夏が訪れることは「気候システムの見方を大きく変える出来事」であり、「人々の注目を集める」ものになると語った。
北極で初めて氷のない夏が訪れる時期を推定するため、著者らは初期条件をわずかに変えてモデルを数千回実行し、その結果を用いて、北極が氷のない状態になる確率を年ごとに示した。同様の手順を、RCP4.5およびRCP8.5の両シナリオについて、現在の気候条件（「標準」シナリオ）と、モントリオール議定書が一度も署名されなかった「回避された世界」シナリオの双方で繰り返している。
ザック・ラベ博士は、ポスドク研究員としてNOAA地球流体力学研究所および大気海洋科学プログラム（プリンストン大学）に所属しており、本研究には関与していない。
同氏はCarbon Briefに対し、この地域は自然変動が大きいため、初めて氷のない北極が訪れる時期を予測することは「困難」であると語り、気候モデルを何度も実行することで、この自然変動を考慮に入れることができると付け加えた。
これらの結果は、標準（青）と回避された世界（赤）のシナリオについて、RCP4.5（上）およびRCP8.5（下）の両方に基づいて以下に示されている。
著者らは、RCP4.5の下では、初めて氷のない北極の夏が2049年に記録されると推定している。ただし、この節目は、モントリオール議定書が実施されていなかった場合には、約15年早く到来していたと予想される。
本論文はさらに、非常に高い温暖化のRCP8.5シナリオの下では、初めて氷のない北極は、モントリオール議定書がある場合は2040年、ない場合は2033年に記録されていたと付け加えている。
著者らは、この推定は保守的であると説明している。本研究では、モントリオール議定書がない場合、オゾン層破壊ガスの排出量は年3.5%増加していたと想定している。ただし著者らは、3～7%の範囲も起こりうると指摘している。
モントリオール議定書が実施されず、オゾン層破壊物質の排出量が年7%増加していた場合、北極で初めて氷のない夏は「今日にも起きていたかもしれない」と、イングランド氏はCarbon Briefに語った。
同論文は「非常に興味深い」ものであり、「分かりやすく、明快で簡潔」であるとラベ氏はCarbon Briefに語った。
キガリ改正
2016年10月、ほぼ200カ国がモントリオール議定書のキガリ改正に署名し、HFC排出量の段階的削減に合意した。協定の下、先進国は2019年からHFCの使用制限を開始し、途上国は2020年代半ばから後半にかけて同様の措置を取ることに合意した。
著者らは、キガリ改正をモデル・シミュレーションに含めていない。同改正により、2035年までの温暖化の抑制は0.05℃未満にとどまると述べており、したがって初めて氷のない北極のデータに顕著な影響は与えないとしている。
アムナ・ジュラール博士は、研究科学者としてヨルダン王立科学協会に所属しており、オゾン層および海氷モデリングの専門知識を持つが、本研究には関与していない。同氏は、キガリ改正を含めても「本研究の結論に重大な影響を与えることはない」との見解に同意している。
ただし、本論文は長期的なキガリ改正の重要性にも言及しており、今世紀末までに世界の気温を0.3～0.5℃抑制すると述べている。
ユ・チャオ・リャン博士――助教として国立台湾大学に所属する同氏も、最近報告された禁止されている5種類のCFCガスの排出量の増加が、本研究の結果に影響を与えかねないとも警告している。本研究には関与していない同氏は、「これらの排出が続けば、北極の温暖化はさらに増幅され、氷のない夏はより早く訪れる可能性が高い」と警告している。
それでもイングランド氏はCarbon Briefに対し、これは「前向きな話」だと語っている。同氏はさらに次のように付け加えている：
「私たちは前向きな行動を取り、モデルで理解できる実際の気候上の効果を得てきました。これは希望を持つべきだと思います……気候変動への対策が可能であり、今後数十年で効果をもたらし得ることを示すべきです。」
マーク・イングランド、上級研究員、エクセター大学
