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飞机和飞机喷气步道在天空中。
飞机和飞机喷气步道在天空中。 信用:Eyebyte / Alamy图片社图片。
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2020年9月21日7:00

访客发表:计算航空排放的真实气候影响

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20年9月21日
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2020年9月21日|7:00 AM
游客帖子 访客发表:计算航空排放的真实气候影响

在Covid-19大流行及其之前锁定限制,航空旅行已经成为现代生活的许多富裕国家和个人几乎毫无疑问的方面 - 几乎一样多的车。

数据为2018显示全球人口的飞行更频繁 - 并且在比以往更长的距离 - 近38米定期航班,运送乘客43亿在总共540亿的公里。航空已经在2020年之前以每年5%左右的增长。

但是,什么是所有这些飞行的气候成本是多少?在经常被引用的数字是,航空业约占全球二氧化碳排放量的2%。然而,航空对气候的影响变不仅仅是CO2其排放已复杂的,可以加强变暖影响的大气相互作用。

航空的气候影响已经研究了很多年,包括专题报告政府间气候变化专门委员会(IPCC)在1999年,但很少是所有的结果拉到一起,产生基于现有的最佳科学这样一个全面的分析和评估。乐动体育app苹果j乐动体育 英超

发表在杂志大气环境我们 - 与世界各地的其他19名科学家一起 - 最近生产的航空现今气候影响的最新分析。乐动体育app苹果j

我们发现,当所有的影响都考虑在内,航空代表约3.5%的引起了当今人类变暖的影响。

下面,我们解开这个研究的结果标题和描述方面的一点点。

不寻常的部门

当评估和归因排放,航空是一个不同寻常的部门 -的二氧化碳排放量的65%(PDF)是在国际空域,因此,不一定“属于”民族国家。

此外,航空对液体化石燃料,严格的安全法规,以及长飞机的研制和车队周转时间大的依赖。这意味着,给船队快速变化 - 如那些被视为在机动车- 只是财务上不可行,更何况技术上是可行的。

国际航空部门未列入巴黎协定关于气候变化。其结果是,它不是由个别国家解决他们的承诺减少排放, 作为。。而被知道国家确定的捐款。然而,如果不解决航空 - 和运输与国际排放另一个部门 - 满足2C或协议的1.5C升温界限变得更加困难。

航空业确实有Corsia(“碳抵消和减排计划的国际航空),方案在2016年通过联合国的同意192个国家航空代理国际民航组织。Corsia的目的在于帮助行业达到“理想目标”要在国际航班的所有增长后2020‘碳中和’。

然而,Corsia一直受到批评,并非最不重要的是,除非是超出2035年,该计划会从2015年到2050年之间的所有国际航空支付只有6%预计二氧化碳的排放。

二氧化碳的影响

尽管缺乏协调一致的国际行动,以解决航空的气候影响,它仍然需要知道它们是什么。

这是个不小的任务,不只是因为飞机喷气发动机的排放有一个目录,对气候的直接和间接的影响。这些总结在下面的图形,我们将在下面的文本解决这些问题反过来。

由航空排放和增加云卷云影响气候系统的流程示意图概述。净正RF(加温)的贡献从CO 2,水蒸气,NOx和烟灰的排放产生和从轨迹卷云(自由直链凝结和由它们产生的卷云混浊的)。负RF(冷却)从贡献硫酸盐气溶胶生产产生。从NOx排放净变暖结束预热(短期臭氧增加)和冷却的总和术语(在甲烷和同温层的水蒸汽,并在臭氧长期减小而减小)。从轨迹卷云净变暖是在昼/夜周期的总和。这些贡献包括在全球大气中大量的化学,微物理,运输和辐射过程的。来源:Lee等人(2020)
由航空排放和增加云卷云影响气候系统的流程示意图概述。净正RF(加温)的贡献从CO 2,水蒸气,NOx和烟灰的排放产生和从轨迹卷云(自由直链凝结和由它们产生的卷云混浊的)。负RF(冷却)从贡献硫酸盐气溶胶生产产生。从NOx排放净变暖结束预热(短期臭氧增加)和冷却的总和术语(在甲烷和同温层的水蒸汽,并在臭氧长期减小而减小)。从轨迹卷云净变暖是在昼/夜周期的总和。这些贡献包括在全球大气中大量的化学,微物理,运输和辐射过程的。来源:Lee等人(2020)

航空业的二氧化碳排放量是一个相对容易的组件理解。根据历史数据,我们计算出总的历史累计CO2量的一些32.6bn吨,自1940年以来的排放量近50%,其中发出了过去20年。

为了把这些排放量背景下,他们是来自化石燃料燃烧,水泥生产和土地利用变化(2018年),全球排放量的〜2.4%。当然,累积的二氧化碳排放量真正问题,而不是一个单独的一年,因为寿命长是二氧化碳在大气中的。

然而,航空业的二氧化碳排放量不是该行业的唯一气候影响 - 事实上,我们计算部门,他们代表了“有效辐射强迫”(ERF)的〜34%。

(ERF是因为在地球大气能量系统的不平衡前工业时代并在瓦特测量每平方米。它被用作指标的气候变化的,以使不同的温室气体和其他影响影响气候系统之间的比较 - 例如在一个变化反照率- 因为它与全球平均表面温度变化的近似线性的关系)。

ERF的其他66%来自非二氧化碳的影响,主要来自轨迹Cirrus和排放氮氧化物(NOx)的。

此外,还有来自烟灰和硫非CO2排放的潜在的大的影响,其形成“硫酸盐气溶胶”而影响双方高层和低层云。然而,大小和这些影响甚至迹象 - 他们是否有一个整体升温或降温效果 - 不完全清楚基于当前的科学。乐动体育 英超

非二氧化碳的影响

这些非二氧化碳的影响,最大的是“轨迹卷云”。这些都是高层次的云,可以形成从原型凝结在其身后的飞机离开。

当在大气中冷凝水蒸汽煤烟颗粒上从飞机的喷气发动机踢出轨迹卷云形成。当温度足够冷 - 通常是-30℃或更低 - 冰晶云形成。如果它们是持久性的,这些冰晶可以在巡航飞机的高度(约8-12公里高)从线形结构扩散到卷云,高在大气中的大的薄片。

这些云引起通过反映在白天的太阳辐射,并且还通过捕获呼出的红外辐射加热的冷却。然而,他们有一个整体回暖信号,长达约18小时(和平均8)。

从航空气候第二大非二氧化碳效应是氮氧化物的排放。NOx被从大气中的氮和氧的组合飞行器喷气发动机产生。高压力和发动机的温度使条件近乎完美的NOx的生成 - 使得减少氮氧化物的排放是一个重大的工程挑战。

NOx排放在另一温室气体的形成起到一定的作用,臭氧(O3),其不直接发射的,而是形成并且由高度复杂的化学在大气中破坏。

它变得更加复杂依然。NOx排放物导致的增加的水平羟基自由基,OH。这些是破坏高活性分子甲烷在大气中。甲烷是一种有效的温室气体,它的破坏通过羟基自由基有冷却效果。

飞机排放也引起水蒸气减少在平流层和更一般的背景臭氧,这表示附加的较小的冷却响应。然而,总之,迫使飞机氮氧化物具有变暖效应。

最后,还有来自水蒸气和烟灰的直接排放,其中有一个变暖的影响相当小的附加的非二氧化碳的影响,和从硫酸盐粒子从它们的二氧化硫的排放在形成从微量硫的冷却效果燃料。

总体影响

下面的图表说明从飞机的不同排放量和2000年和2018年之间的更广泛的影响。

上部图表包括所有这些影响的。深浅不同的红色条突出轨迹卷云和二氧化碳的飞机排放的两个主要变暖的影响,与氮氧化物和烟尘小的贡献。选自硫(蓝色条)形成气溶胶具有小的冷却效果。

黑线显示在所有这些影响都考虑到航空业整体回暖影响。这种变暖的影响已经从各地56米瓦/平方米,2000年101米瓦/平方米,2018年上升。

总之,航空代表约3.5%当今辐射强迫的。因此,尽管它占二氧化碳排放量的%左右2,其对气候的影响要大得多。

下图表解压缩造成的破坏臭氧甲烷,长期衰落NOx的特定影响,包括在臭氧(黄色条)的升温所引起的短期增加时,冷却(蓝色条),并在同温层的减少水蒸气。

(显示为误差线)的估计航空对气候的影响的不确定性是由非二氧化碳排放为主。还应当指出的是,一些影响尚无法量化 - 包括硫和碳烟排放的气溶胶云的互动 - 而且这些影响仍然是一个科学的优先事项。

计算ERF值和置信区间的时间序列年度航空强迫项从2000年到2018年的顶部面板显示所有ERF条款和底部面板仅显示与氮氧化物方面,净NOx的ERF。正条(红/橙/黄色)指示与变暖影响的强迫,而消极的(蓝色)有一个冷却效果。来源:Lee等人(2020)
计算ERF值和置信区间的时间序列年度航空强迫项从2000年到2018年的顶部面板显示所有ERF条款和底部面板仅显示与氮氧化物方面,净NOx的ERF。正条(红/橙/黄色)指示与变暖影响的强迫,而消极的(蓝色)有一个冷却效果。来源:Lee等人(2020

Covid后航空旅行

虽然我们预计全球航空业对气候在近几年的影响,2020年将有可能看起来非常不同。

但是,会是怎样的Covid-19空中旅行的流行的长期影响?我们没有考虑未来的途径我们的研究中,但Covid限制表明出行行为是如何迅速改变。

目前,有业内预测暗示在未来数年各种回收率和,最终,该部门的业务可以返回预Covid水平- ,此后继续增加。

除非事情Covid后改变,近期的限制不会对航空业的二氧化碳影响较大的差异。这是累积的二氧化碳的事项,而不是某一年的排放量 - 作为交通的复苏,非二氧化碳的影响返回。

如果航空业复苏,并继续为先前扩大,航空排放可能增长到成为一个主要部分人类排放的其他部门脱碳。

另外,公司可能会发现,非生产性和昂贵的把他们的工人到现在的视频会议选项已成为镶嵌在日常生活商务会议。同样,许多游客避开有利于国内目的地的国际旅游,区域旅游可能会成为一个越来越普遍的选择。

航空业本身就是调用更多的投资来恢复和脱碳。但是,除非还出台措施限制化石燃料的使用,该部门将继续留在巴黎的野心不兼容。

李,D.S。等人。(2020年)全球航空人为气候强迫为2000年至2018年的贡献,大气环境,DOI:10.1016 / j.atmosenv.2020.117834

本文仅代表PROFS李和福斯特,而不是意见一定代表论文的共同作者。

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